Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
421) Ruhmkorffův induktor II
02. 03. 2007
Dotaz: Dobrý den, chtěla jsem se Vás optat ohledně Ruhmkorffova induktoru. V knize
Pespektivy telepatie od pana Rejdáka jsem četla, že tento induktor může
znemožnit telepatii. Dost se proto o něj zajímám. Nemusíte se mnou souhlasit,
spíše jsem Vás jsem ale chtěla poprosit o informace o tomto induktoru. Jak je
velký, je slyšitelný? Jak přesně vypadá? (Jitka Smejkalová)
Odpověď: Máte pravdu v názorech na možnosti telepatie bychom se asi neshodli. Zapojení Ruhmkorffova induktoru již bylo objasněno v odpovědi nazvané "Ruhmkorffův induktor". Pokud Vás zajímá spíše vzhled a chování tohoto přístroje, pak Vám snad poslouží níže uvedené obrázky.
O Ruhmkorffovi a jeho induktoru (na stránkách je nazýván indukční cívkou) si můžete přečíst například na
Dotaz: 1) Inflace: Jak si lze vizuálně představit "vypřímení velmi svinutého prostoru"
na počátku vesmíru? Existuje nějaká analogie, lze to k něčemu přirovnat
(trychtýř...)?
2) Singulatita: pokud se semínko Vesmíru o rozměru 10-33 cm prudce
"vypřímilo" všemi směry... souměrně, existuje střed této exploze (rovnající se
středu singularity). Existuje tedy "střed" vesmíru? Připusťme "nesmyslnou"
možnost pozorovatele mimo náš vznikající vesmír. Dejme mu patřičnou (nám
samozřejmě neznámou)sadu zákonů fyziky či o trochu více rozměrů (nejen 3+čas) a
trpělivost. Po 13.miliardách let uvidí naší planetu v nějaké poloze vůdči
zakřivené hranici vesmíru i vůdči jeho středu. Proč je tedy existence středu
vesmíru popírána?
Děkuji za odpovědi :) (Oldřich Starý)
Odpověď:
ad 1)
Zde pravděpodobně směšujete dvě trochu odlišné věci. Podstatou inflace není napřimování prostoru, ale jen jeho rapidní expanze (prostor může být stále plochy). Výraz "vypřímení velmi svinutého prostoru" se nejspíš vztahuje ke strunové teorii, kdy je vícedimenzionální prostor na počátku svinutý a při expanzi se tři jeho dimenze nafukují a ostatní zůstávají svinuté. Pro představu se omezíme na dvě dimenze svinuté do sféry (povrch koule) jejíž poloměr se expanzi zvětšuje.
ad 2)
Na předchozí představě sféry (třídimenzionální varianta sféry je jedním z modelu prostorové části vesmíru) nejlépe vidíte, proč nelze nalézt střed vesmíru. Na sféře není žádné význačné místo odkud by expandoval prostor, expanduje všude stejně. Význačným místem není ani její střed, neboť ten je pouze pozůstatkem naší vizualizace. Ve skutečnosti není dvoudimenzionalni sféra vnořena do třídimenzionálního prostoru, neboť mimo ní žádný prostor není. Tím pádem není ani kam umístit vnějšího pozorovatelé, neboť není žádný prostor mimo. Navíc přidání dodatečných rozměrů by onomu pozorovateli umožnilo identifikovat pouze střed sféry, který ale stejně neleží v našem modelovém 2-dimenzionálním vesmíru.
Takže bychom se od něj žádnou užitečnou informací nedozvěděli, neboť všechna místa na sféře jsou od středu stejně daleko.
Dotaz: Dobrý den! Při rozhovoru o supravodivosti jsem nedávno svému synovi nedokázal
odpovědět na tyto tři dotazy: Velkým nepřítelem polovodičů je zvýšená teplota.
Proto se polovodičové součástky běžně opatřují různými chladiči, které mají
teplo, vznikající průchodem proudu součástkou, rozptýlit do okolí. Někteří
kutilové si prý pořizují pro své procesory v počítačích chlazení vodou a dokonce
i kapalným dusíkem... Otázky tedy zní: 1.) jak se bude chovat polovodič na bázi
křemíku (tranzistor, mikroprocesor), který bude pracovat v kosmu, když bude
ochlazen na teplotu 2,7 K ? 2.) nedojde k supravodivosti a následnému zkratu,
(úplnému otevření všech PN přechodů)? 3.) na jakou mezní teplotu mohu
(teoreticky)polovodiče zchladit, aniž by ztratily svou funkčnost, danou
principem PN přechodu? Samozřejmě, existují datasheety, ve kterých je rozsah
provozních i skladovacích teplot výrobcem definován. Polovodiče navíc pracují v
souborech s jinými součástkami a zdroji energie, které takové snížení teploty
též nemusí snést... Jedná se tedy o čistě teoretické pracovní podmínky. Děkuji
za Váš čas a zájem, Štěpnička. (Vladimír Štěpnička)
Odpověď: K odpovědi na tyto otázky je třeba si uvědomit, co způsobuje vedení proudu v polovodičích anebo v supravodičích. K tomu, aby se mohly nositele náboje (elektrony nebo díry) podílet na vedení proudu v polovodiči, musejí překonat energetickou bariéru - zakázány pas. Čím vyšší teplotu má polovodič, tím větší množství nositelů nábojů se dostane do vodivostniho pasu. Toto množství se mění s teplotou exponenciálně. Rostoucí proud pak zahřívá polovodič a mohlo by dojít k jeho zničení. V nízkých teplotách naopak odpor polovodiče výrazně roste. Toho se dá využít k měření teploty. Takový monokrystal germania s odporem několika ohmů za pokojové teploty má pod teplotou kapalného hélia (4,2 K) odpor desítek i stovek kiloohmu v závislosti na stupni dopování. Většina polovodičových prvků již není schopna pracovat při teplotě kapalného dusíku (77 K). Pro účely nízkošumového zesílení jsou vyvíjený tranzistory schopné pracovat v nízkých teplotách, v nich se však p-n přechody udržují na stabilizované vyšší teplotě procházejícím proudem. Pro tyto účely jsou vhodnější jiné polovodiče než křemík, zejména GaAs, pak pracují i při 4 K. Kosmické pozadí má sice teplotu asi 2,7 K, teplota předmětů v kosmu je určena zejména absorpci záření a bývá mnohem vyšší než tato nejmenší teplota reliktního záření. Také se procházejícím proudem tepelně stabilizují. Tento problém je tedy na kosmických aparaturách vyřešen. Supravodiče vedou proud (bez odporu) jiným mechanismem. Elektrony se v supravodiči pohybují po párech korelované (s opačným momentem a opačným magnetickým momentem - spinem), takže na ně mřížka zbytku atomů nepůsobí. Tento jev nastává hlavně v kovech a slitinách (nemagnetických) pod určitou kritickou teplotou. Existuje sice supravodivost i v nekovech (oxidech, organických látkách, fullerenech, MgB a dalších), ty však nemají polovodičový charakter vodivosti. Tedy situaci, kdy se v polovodiči projeví supravodivost, si dovolím vyloučit. Závazným problémem je však poškození elektronických součástek záchytem částic kosmického záření, které může může mít negativní vliv na jejich parametry.
Dotaz: Chtěl bych vědět jakou rychlostí (v km/h popř. v m/s) se šíří všechny druhy vln.
Vím jen, že zvuk se šíří něco kolem 340 m/s, ale co ty ostatní např. rádiové
vlny, signál mobilních telefonů.. Je pravda, že se některé vlny šíří rychlostí
světla? Jestli ano, tak které a jak je to možné? Zvukové vlny jsou jediné, které
lze slyšet? Jak mám vlastně chápat pojmy zvuk, rádiová vlna, frekvence,
frekvenční pásmo, signál. Jaký je mezi tím vším rozdíl? Chtěl bych se v tom
aspoň trochu orientovat.. (Roman Klimeš)
Odpověď: Šíření vln obecně závisí na jejich typu a na prostředí, ve kterém se šíří. Zvuk se ve vzduchu šíří skutečně rychlostí okolo 340 m/s, ve vodě pak okolo 1 500 m/s. Ve vakuu se zvuk nešíří (zvuk je v podstatě periodické nepatrné zřeďování a zhušťování média, jímž se šíří... a to ve vakuu dost dobře nejde, neboť se zde nemá co zřeďovat a zhušťovat).
Rádiové vlny, signál mobilních telefonů, světlo, tepelné sálání, UV záření a mnoho dalšího jsou různé formy elektromagnetického vlnění (periodické kmitání intenzity elektrického a magnetického pole). To se vakuem šíří rychlostí světla (c =299 792 458 m/s), ve vzduchu nepatrně pomaleji, ve vodě pak zhruba dvoutřetinovou rychlostí c.
Frekvence je údaj, kolikrát za sekundu stačí dané vlnění kmitnout (u zvuku kolikrát dojde ke zředění a zhuštění hmoty). U slyšitelného zvuku to bývají stovky až tisíce kmitů (zředění) za sekundu. U viditelného světla to bývá 300 biliónů kmitnutí intenzity elektrického a magnetického pole. Rádiové vlny, signál GSM a tepelné záření mají tuto frekvenci nižší než viditelné světlo, UV záření a třeba rentgenové záření ji mají výšší.
Dotaz: Vždycky jsem měl zato, že beztížný stav na oběžné dráze je způsoben prostě
velkou vzdáleností od Země. Ale tak to prý není. V jaké vzdálenosti od zeměkoule
začíná opravdový beztížný stav, kam už gravitace Země nedosahuje? Díky. (Jiří Panschab)
Odpověď: Beztížný stav na oběžné dráze skutečně není způsoben tím, že by sem již nedosahovala gravitace. Gravitační působení Země přece drží např. Měsíc na jeho dráze okolo Země - a to je jistě dále, než oběžná dráha většiny (umělých) družic. Na druhou stranu stav bez tíže můžete pocítit i u povrchu Země, například v padajícím výtahu. Jak to tedy je? Těleso je v beztížném stavu, pokud nepůsobí svou tíhou na ostatní tělesa. Bývá to tehdy, když tíhová (resp. gravitační) síla je kompenzována nějakou jinou silou (nemající původ v jiných tělesech) opačného směru. V utrženém padajícím výtahu je touto silou setrvačnost, na oběžné dráze se zase uplatní odstředivá síla kruhového pohybu družice okolo Země.
Podívejme se ještě na dosah gravitační síly. Matematicky vzato dosáhne gravitace libovolně daleko neboli je všude. Různě daleko od gravitujícího tělesa (libovolné hmotné těleso, zvolme za příklad třeba Zemi) je však gravitační síla různě silná, čím dále od tělesa, tím slabší - klesá přitom dost rychle (s druhou mocninou vzdálenosti). Pro představu si naznačme, jak velkou gravitační silou bude Země přitahovat člověka o hmotnosti 80 kg:
Na povrchu Země bude přitahován silou zhruba 787 N.
V letadle letícím typicky 10 km nad povrchem Země to bude asi 785 N (takový rozdíl člověk nepostřehne).
Na mezinárodní kosmické stanici ISS létající zhruba 360 km nad povrchem Země bude přitahován Zemí stále ještě silou 705 N, tato síla ale bude vyvažována odstředivou silou způsobenou kruhovou (ve skutečnosti mírně eliptickou) drahou družice.
Kdyby se člověk nacházel na geostacionární družici (tedy asi 35 800 km nad rovníkem), byl by přitahován už jen silou 18 N a tato síla by byla opět kompenzována odstředivou silou způsobenou kruhovým pohybem.
Ve vzdálenosti Měsíce (okolo 385 000 km), by byl člověk přitahován Zemí silou už jenom 0,2 N.
Jeden světelný rok od Země gravitační síla Země působící na člověka o hmotnosti 80 km bude už jenom tři desetimiliardtiny Newtonu.
Na okraji naší Galaxie bude tato síla zcela neměřitelná, její velikost bude už jenom 0,08 trilióntiny Newtonu.
A pro ilustraci si jěště uveďmě, že v sousední Velké galaxii v Andromedě (asi 2,5 miliónu světelných let od nás) by na vás stále působila gravitační síla Země, její účinek by však byl tak titěrně malý, že v sebepřesnějších měřeních s ním nemá smysl počítat (což ostatně nemá ani v předchozích dvou případech). Přesto tuto sílu dokážeme stále vyjádřit (0,000 000 000 000 000 000 000 006 N) a je tedy vidět, že ani takhle daleko není úplně nulová.
