Založ si blog

Prečo je rýchlosť svetla vo vákuu presná keď ju nevieme odmerať

Do týchto spolitizovaných blogov skúsim napísať blog z fyziky. Možno si to niekto aj prečíta.

Rýchlosť svetla vo vákuu  má presnú hodnotu c=299792458 m/s táto hodnota je dohodnutá.  Túto rýchlosť odvodil anglický fyzik a matematik James Clerk Maxwell zo svojích vlnových rovníc pre elektromagnetické vlny v roku 1865. Začnem trochu od konca. Maxwellovi vyšiel vzorec pre rýchlosť elektromagnetických vĺn  je elektrostatická vodivosť vákua, permitivita vákua. Hodnota  je 0,000000000008854187. Jej rozmer je F/m. F  Farad je jednotka

kapacity kondenzátora. µ0 je magnetická vodivosť vákua permeabilita vákua. Jej hodnota je µ0=4*π*10-7 H/m, ale je počítaná presne pretože π je nekonečné číslo na hodnotu µ0=1,256637061*10-7 H/m. H Henri je jednotka indukčnosti. Aby rýchlosť svetla vo vákuu bola presná tak sa stanovilo, že meter bude mať hodnotu podľa rýchlosti svetla 1m=c/299792458. Hodnota permitivity vákua bola najprv približne odmeraná a potom spresnená. Nedá sa presne zmerať. Je definovaná vzorcom Menšia permitivita ako permitivita vákua neexistuje.

Od magnetickej vodivosti prostredia permeability µ závisia silové účinky magnetického poľa. Za základnú vodivosť sa zobrala magnetická vodivosť vákua a jej násobky udávajú magnetické vlastnosti prostredia. Menšie ako vákuum je napr. voda a väčšie napr. železo. Táto hodnota bola určená pri definovaní jednotky prúdu Ampéra označený 1A.

Dnes ale máme pomerne presné meranie rýchlosti svetla vo vákuu ktoré potvrdzuje presnosť udávanej hodnoty. Že je hodnota presná potvrdzuje aj celá elektronika okolo nás kde by sa nevedeli urobiť niektoré presné zariadenia napr. radar. Zariadenia kde je potrebné zahrnúť aj Einsteinovu teóriu relativity by sme nevedeli vôbec vytvoriť.

Trochu elektrotechniky

Ako sme vôbec prišli k týmto hodnotám. Na začiatku pokusov s elektrinou boli hodnoty udávané podľa ich silových účinkov. Pre meranie prúdu bola hodnota abAmper udávaná ako prúd ktorý preteká dvoma rovnobežnými vodičmi vzdialenými vedľa seba 1cm na 1cm dĺžky vytvorí silu 2dyn. Každý vodič sa priťahoval silou jedného dynu. 1dyn je sila ktorá má rozmer g*cm/s2. Je to 100000 krát menšia hodnota ako 1N. Pri silových účinkov prúdu bolo zistené že medzi dvoma rovnomernými vodičmi je výsledná sila závislá priamoúmerne na súčine prúdov, spoločnej dĺžke vodičov a nepriamoúmerná vzdialenosti medzi vodičmi. Sila závisí aj od prostredia. Pri zavedení sústavy jednotiek SI bolo potrebné zjednotiť všetky mechanické jednotky na m a kg. Dyn nahradil Newton 1N. Z toho nám vychádza, že vodiče by sa mali priťahovať silou 0,00001N. Prúd musel byť definovaní tak, že jednotka elektrického prúdu je taká ktorá prenesie cez prierez vodiča za 1s jednotku elektrického náboja 1C. Jednotka napätia je volt 1V. Je to napätie odvodené z voltovho článku. Definícia voltu je: 1V je taká jednotka napätia ktorá pri prenesení elektrického náboja o hodnote 1C medzi dvoma pólmi vytvorí prácu 1J. 1C Coulomb je jednotka elektrického náboja. 1J Joule je jednotka práce. Tú prácu si môžeme predstaviť tak, že na odpore drôtu ktorý vysála teplo za 1s o hodnote 1J pri prúde 1A bude mať na svorkách úbytok napätia 1V. Teplo sa dá zmerať pomocou rozdielu teplôt a napätie je priamo merateľná veličina. Samozrejme by sa tam museli zarátať aj konštanty materiálu pre teplo. Lepšie pre túto definíciu bolo zníženie prúdu 1abA desať násobne. Definícia ampéra potom bola: 1A je prúd ktorý preteká medzi dvoma rovnobežnými nekonečnými vodičmi zanedbateľného prierezu vzdialenými od seba 1m ktorý na dĺžke 1m vytvorí silu 2*10-7N.Vodiče pri prúde vytvárajú okolo seba magnetické pole. Pri kruhovom bude mať kruhový tvar okolo seba. Sú znázorňované tzv. siločiarami. Vlastnosť siločiary nám udáva magnetická intenzita H. Tá nám vlastne udáva veľkosť siločiary a tvar v pozdĺžnom reze magnetického poľa a obrazne aj hrúbku siločiary. Ak mám vzdialenosť medzi vodičmi tak pri kruhovom vodiči bude 2*π*a. Intenzita H okolo vodiča je priamoúmerná prúdu I a nepriamoúmerná veľkosti siločiary. Rozmer je A/m. Vzorec pre intenzitu okolo kruhového vodiča je 

Silu ktorú spôsobuje vodič v magnetickom poli závisí od prúdu, vzdialenosti od magnetického poľa a od hustoty siločiar. Hustota siločiar sa nazýva magnetická indukcia a označuje sa písmenom B. Medzi intenzitou a indukciou je vzťah 

Dva vodiče s rovnakým prúdom vedľa seba vo vzdialenosti a budú mať veľkosť siločiary 4*π*a. Dôležitý je vzorec podľa čoho sa počíta sila na základe prúdu v magnetickom poli. Vzorec je F=B*I*l. B je indukcia magnetického poľa, l je dĺžka vodiča v magnetickom poly. Vo vákuu môžeme uvažovať pre 2 vodiče vedľa seba prúd I1 ktorý vytvorí indukciu

a prúd I2 je vo vodiči ktorý sa priťahuje. Keby sme dosadili za indukciua vložíme do rovnice pre silu dostaneme výslednú rovnicu pre silu dvoch vodičov rovnobežných vedľa sebaa dosadíme silu F= 2*10-7N, I1=1A, vložíme I2=1Aa=1ml=1m, dostaneme rovnicu

Z toho si ľahko odvodíme vzorec pre permeabilitu vákua µ0 Tak sme dostali hodnotu pre permeabilitu vákua 

Ako je to z permitivitotou vákua napíšem v inom blogu.

 

 

Planckove jednotky

13.11.2018

Prečo vlastne Planck vytvoril jednotky podľa konštánt. My sme stanovili základné jednotky meter a kilogram podľa určitých dohovorov. Meter je desať milióntina zemského kvadrantu. Kilogram je viac »

Planckove hodnoty

23.10.2018

Einstein zostavil rovnicu pre celkovú energiu telesa E=m·c2 a podľa Planckovej konštanty a frekvencie určil energiu fotónu Ef=h·f. Pokiaľ by sme miesto frekvencie fotónu udávali uhlovú rýchlosť viac »

Planckova konštanta

11.10.2018

Písal som minule, že planckova konštanta si zaslúži vlastný blog. Ako sa k nej dopracovalo. Pri skúmaní žiarenia celkom čierného telesa Anglický fyzici Raylegh a Jeans podľa úvahy, elektromagnetická viac »

triblavina,kamion,dialnica D1

Súvislá diaľnica do Košíc bude skôr cez Maďarsko ako cez Slovensko

11.12.2018 21:23

Bratislava a Košice budú prepojené súvislou diaľnicou minimálne o päť rokov skôr cez územie Maďarska než cez Slovensko.

štrasburg, streľba

Na vianočných trhoch v Štrasburgu sa strieľalo, hlásia dve obete

11.12.2018 21:17, aktualizované: 23:10

Šlo o teroristický útok.

francúzsko, žlté vesty

Egyptská vláda údajne zakázala predaj žltých viest v obavách z demonštrácií

11.12.2018 20:27

Zakázané predávať žlté vesty majú obchodníci jednotlivcom, nie firmám.

donald trump

USA zaradili Pakistan na zoznam krajín porušujúcich náboženské slobody

11.12.2018 19:32

Presun na čiernu listinu umožňuje, aby USA na Pakistan uvalili sankcie.