Câte dimensiuni are lumea în care trăim? Care sunt acestea?

Fizicienii descriu lumea în care trăim ca având patru dimensiuni. Primele trei dintre acestea descriu spaţiul şi sunt notate în literatura de specialitate, în lucrările de matematică şi fizică, cu x , y şi z. x desemnează întotdeauna lungimea, y-lăţimea şi z-înălţimea.

 

Ne putem imagina viaţa într-o singură dimensiune? Dar într-un univers bidimensional?

O lume unidimensională ar fi asemenea unui fir de aţă, iar vieţuirea într-un asemenea univers ar permite ciudaţilor săi locatari să se deplaseze doar pe direcţia înainte-înapoi. Ne putem imagina în continuare un areal bidimensional, acolo unde locuitorii s-ar putea deplasa asemenea furnicilor pe o foaie de hârtie: înainte, înapoi , stânga, dreapta, sau chiar trecând de pe o faţă pe cealaltă a filei. Dacă adăugăm şi a treia dimensiune, atunci furnicile ar putea părăsi suprafeţele hârtiei pentru a se deplasa pe direcţia sus-jos.

Comentarii -

Turnul din Pisa

 

Centrul de masă al Turnului din Pisa cade în interiorul suprafeţei de sprijin

(schools.wikia.com)

Până nu demult existau temeri serioase că celebrul turn înclinat din oraşul italian Pisa avea să cadă în cele din urmă, din cauza faptului că fundaţia sa, deşi adâncă de 3 metri, nu fusese turnată pe rocă solidă. Din cauza proastei calităţi a solului, fundaţia a început să se scufunde imediat după începerea construcţiei, în anul 1173, provocând înclinarea spre sud a turnului. Recent, după finalizarea unor lucrări de restaurare care au durat 18 ani s-a spus că înclinarea progresivă şi afundarea turnului au fost stopate, astfel că este posibil ca celebra construcţie să rămână un obiectiv turistic important pentru multă vreme de acum înainte. Rămâne totuşi întrebarea: de ce s-a menţinut în picioare această construcţie pe care mai toate ilustratele o înfăţişează ca fiind pe punctul să cadă?

Comentarii -

Oricine ştie că o minge de tenis sau una de fotbal urmează de obicei după lovire traiectorii parabolice prin aer, conform legilor mecanicii. De asemenea, cei care au satisfăcut stagiul militar ori sunt militari de profesie s-au familiarizat în mod sigur cu balistica, o ramură a mecanicii teoretice care studiază legile mişcării unui corp greu, unui proiectil sau unui glonţ aruncat sub un anumit unghi faţă de orizontală. Dacă însă imprimăm o mişcare similară prin aer unui ciocan sau unei chei fixe, mişcarea acestor obiecte pare extrem de complicat de descris prin intermediul unor ecuaţii matematice. Cauza mişcării aparent imposibil de descris a ciocanului prin aer este distribuţia neuniformă a masei acestuia.

 

 

Traiectoria unui ciocan prin aer

Traiectoria ciudată a unui ciocan prin aer. Centrul de masă respectă regulile traiectoriei balistice.

 

Comentarii -

 

Pot comunica astronauţii în spaţiul cosmic?

Undele sonore au nevoie de un mediu prin care să se propage, aşa cum a demonstrat Robert Boyle acum aproape 350 de ani. Din această cauză comunicarea verbală în spaţiul extraterestru devine imposibilă, cel puţin în condiţii similare comunicării interumane normale, aşa cum o experimentăm cu toţii pe Terra. Când un cosmonaut vorbeşte corzile sale vocale vibrează, iar respectivele vibraţii sunt transmise aerului din cavitatea bucală şi din interiorul căştii cu care este dotat costumul special al acestuia. Vibraţia se transmite şi căştii în sine, doar că aici este punctul terminus al propagării undei deoarece mai departe nu mai există nimic. Undele sonore nu se pot propaga prin vacuum-ul din spaţiul extraterestru, astfel că sunetele scoase de astronauţi rămân practic "închise" în interiorul propriilor costume atunci când aceştia se află în spaţiul cosmic.

Comentarii -

Moleculele de aer au tendinţa de a se mişca mai uşor prin medii calde şi umede datorită faptului că în aceste condiţii energia lor internă creşte. Cum viteza sunetului depinde de felul în care variază presiunea aerului atunci când moleculele se ciocnesc unele de altele (creând zone de compresie, dar şi zone cu aer mai rarefiat), elasticitatea moleculelor devine un factor important. De aceea, în zilele călduroase şi cu umiditate ridicată, sunetul călătoreşte mai repede decât într-o zi rece şi uscată, atunci când moleculele de aer nu oscilează cu aceeaşi uşurinţă.

Comentarii -

 

Ce este bariera sunetului?

Bariera sunetului reprezintă viteza pe care un obiect trebuie să o atingă pentru a depăşi viteza sunetului. Viteza sunetului este deseori folosită drept referinţă pentru măsurarea şi exprimarea vitezelor dezvoltate de aparatele de zbor. Viteza sunetului are valoarea de aproximativ 331 metri/secundă, măsurată la o temperatură de 00C şi poartă numele de Mach 1, ales în cinstea fizicianului şi filozofului austro-ceh Ernst Mach. Dublul vitezei sunetului este denumit şi Mach 2, o viteză egală cu de trei ori valoarea vitezei sunetului este Mach 3 ş.a.m.d. La temperatura de 200C viteza sunetului are o valoare de 343,14 metri/secundă.

Comentarii -

 

Căldura este o formă de energie, astfel că foloseşte unitatea de măsură numită joule după fizicianul englez James Prescott Joule. Deşi joule-ul reprezintă standardul internaţional stabilit pentru măsurarea energiei, căldura poate fi măsurată şi în calorii.

O calorie se defineşte ca fiind cuantumul de energie necesar pentru a creşte temperatura unui gram de apă cu un grad Celsius sau Kelvin. Energia necesară pentru acest proces este de 4,186 jouli, o cantitate relativ mică de energie. Valoarea aceasta variază în funcţie de temperatura la care se află apa atunci când i se ridică temperatura cu un grad. Măsurătorile efectuate atunci când s-a ridicat temperatura unui gram de apă de la 14,50C la 15,50C au relevat valori ale caloriei cuprinse între 4,1852 şi 4,1858 jouli. Când apa are temperatura în jurul valorii de 200C, se obţine o valoare aproximativă a caloriei de 4,182 jouli. La 40C, obţinem 4,204 jouli. S-a stabilit şi o valoare a caloriei medii, ca fiind a suta parte din energia necesară creşterii temperaturii unui gram de apă de la 00C la 1000C la presiune atmosferică normală, şi anume 4,190 jouli.

Comentarii -

Majoritatea materialelor îşi măresc volumul pe măsură ce sunt încălzite, iar funcţionarea termometrelor pe care le folosim cu toţii se bazează pe acelaşi principiu. Rezervorul cu lichid şi tubul termometrului conţin o cantitate predeterminată de alcool sau mercur care, la temperaturi scăzute, încape în rezervor. Atunci când temperatura mediului ambiant creşte, lichidul se dilată, urcând prin tubul capilar al termometrului. Pe măsură ce lichidul urcă, nivelul acestuia măsurat pe scala gradată fixată în dreptul tubului capilar indică temperatura ambientului.

Comentarii -

 

Ştiaţi că atât mişcările patinatorilor pe gheaţă, dar şi felul în care pisicile îşi repoziţionează corpul astfel încât să cadă întotdeauna în picioare pot fi explicate prin prisma conservării momentului cinetic? Aflaţi detalii în acest articol...

Comentarii -

particula HiggsS-a discutat mult pe tema particulei lui Dumnezeu, cu prilejul deschiderii celui mai mare accelerator de particule, situat la Cern, Elveţia. Deşi numită "a lui Dumnezeu", această particulă, odată descoperită, nu va dovedi însă existenţa lui Dumnezeu. Mai degrabă, aş spune, dimpotrivă.

Comentarii -

 

Dilatarea timpului joacă un rol major în cadrul Teoriei Relativităţii. Teoria lui Albert Einstein ne învaţă că dacă cineva ar putea călători cu viteza luminii, timpul s-ar opri pentru acea persoană. Din moment ce nimeni şi nimic, cu excepţia undelor electromagnetice, care au avantajul că nu posedă masă proprie, nu poate dezvolta o asemenea viteză, regula a fost extinsă sub forma fenomenului de dilatare a timpului: cu cât un obiect călătoreşte cu o viteză mai mare, cu atât timpul trece mai încet pentru acel obiect.

Comentarii -

 

În acest articol ne propunem să scoatem din sticlă oul fiert, decojit şi introdus anterior acolo fără a-l deteriora. După cum am precizat în finalul primului articol al seriei Fizica distractivă, principiul de care ne vom folosi va fi acelaşi. Este necesar să învingem prin orice mijloace, cu excepţia folosirii vreunei ustensile de bucătărie cu care am putea fărâma oul sau sparge sticla, forţa de rezistenţa care se opune ieşirii acestuia.

Dacă întoarcem sticla cu gura în jos, obţinem un ansamblu în cadrul căruia oul se află în echilibru din punct de vedere al forţelor care acţionează asupra sa. Care sunt acestea? Pe de o parte, presiunea aerului din interiorul sticlei (exercitată pe toată suprafaţa prinsă în interiorul sticlei a oului) se însumează cu greutatea oului. De cealaltă parte, presiunii exterioare a aerului i se adaugă reacţiunea sticlei care apare la contactul cu oul (care include şi forţele statice de frecare dintre ou şi suprafaţa sticlei). Ca şi în exemplul anterior, trebuie să generăm un dezechilibru între aceste forţe. Filmul de mai jos ilustrează una dintre soluţiile posibile.

 

Comentarii -

Pat de cuie
Om întins pe cuie Sursa imaginii: picasaweb.google.com

Ce este presiunea?

Presiunea este raportul dintre forţa care se aplică asupra unei anumite suprafeţe şi respectiva suprafaţă.

P=F/A

Rezultă, aşadar, că odată cu creşterea forţei şi concentrarea ei pe o suprafaţă cât mai mică, creşte şi presiunea. Altfel spus, presiunea scade dacă suprafaţa creşte şi/sau forţa scade.

Comentarii -

 

Când este un corp în cădere liberă?

Căderea liberă se produce atunci când un obiect este atras de forţa gravitaţională a unui corp ceresc masiv (Pământul, Luna, Soarele, alte planete, etc.), având o mişcare de sus în jos din perspectiva celor aflaţi la suprafaţa corpului care exercită atracţia gravitaţională. Obiectele care cad spre suprafaţa Pământului nu sunt, totuşi, în cădere liberă, fapt datorat forţelor de frecare cu aerul, care încetinesc corpul în mişcarea sa spre suprafaţa terestră. Căderea liberă ideală ar putea avea loc doar în vid, acolo unde atracţia gravitaţională ar fi singura forţă care ar acţiona asupra obiectului care cade liber.

Comentarii -

 

Una dintre cele mai interesante provocări pe care ni le poate oferi propria bucătărie este de a încerca să introducem un ou fiert foarte bine şi ulterior decojit într-o sticlă de lapte cu deschiderea de diametru mai mic decât cel al oului. Soluţia este una extrem de simplă şi constă în aprinderea câtorva hârtiuţe şi introducerea lor în interiorul sticlei (se pot folosi chiar şi beţe de chibrit în locul hârtiei), urmată de poziţionarea oului pe gura sticlei de lapte. Nu vor trece decât câteva secunde şi oul va fi în interiorul sticlei. Nimic mai simplu şi, totuşi, care este fizica din spatele micului nostru experiment de bucătărie?

Prima lege a lui Newton prezice comportamentul corpurilor în cazul echilibrului forţelor care acţionează asupra lor. Aceste obiecte vor fi în echilibru de mişcare şi vor avea acceleraţia de valoare nulă, fiind ori în mişcare uniformă, ori în repaus. Potrivit lui Newton un corp accelerează doar atunci când rezultanta forţelor care acţionează asupra sa are o valoare nenulă, deci când apare un dezechilibru între forţele respective. În acel moment respectivul corp îşi va schimba ori viteza ori direcţia de deplasare, ori pe ambele.

Comentarii -

Materia poate exista în natură în 3 stări de agregare: solidă, lichidă şi gazoasă. O stare de agregare este o formă de organizare a materiei caracterizată prin uniformitate în consistenţă şi rezistenţă, proprietăţi care o diferenţiază de celelalte stări în care substanţa respectivă se poate găsi. O substanţă în stare solidă are o formă bine definită şi este rigidă, una în stare lichidă nu are o formă stabilă, dar are volum fix, iar în cazul stării gazoase nu putem vorbi nici de formă, nici de volum fixe, substanţa aflată în această stare de agregare luând forma şi dimensiunile containerului în care se găseşte.

Comentarii -

Rolul frigiderului este de a încetini dezvoltarea bacteriilor care se dezvoltă în alimente. Rolul unui congelator este de a le opri complet evoluţia prin îngheţare. Ideal ar fi să îngheţăm toate alimentele pe care le depozităm pe termen mediu şi lung în frigider, numai că unele dintre ele sunt iremediabil deteriorate de acest proces de îngheţare (de exemplu salata verde, căpşunile, laptele şi ouăle sunt doar câteva exemple de alimente ce își schimbă structura naturală prin congelare). Chiar şi faptul că ar trebui să dezgheţăm lichidele de fiecare dată când le consumăm constituie un inconvenient semnificativ. Acesta este motivul pentru care ne dorim ca frigiderele noastre să răcească alimentele fără a le îngheţa. Temperatura optimă de răcire se situează între 1,7 şi 3,3o C. La o valoare mai mare şi alimentele s-ar altera foarte rapid, iar la o valoare mai scăzută congelarea ar reprezenta principala problemă.

Comentarii -

Conductele pe care le găsim în partea din spate a oricărui frigider, care fac parte dintr-un subansamblu numit condensator, cu rol în lichefierea agentului refrigerent, sunt vopsite de obicei în negru. De ce tocmai negru? Există în natură o regulă pe care fizicianul german Gustav Robert Kirchhoff a formulat-o sub forma unei legi a radiaţiei termice şi care spune, în esenţă, că dacă o culoare este bun absorbant termic este, de asemeni, şi un bun radiant termic. Rata la care un corp emite (radiază) sau absoarbe radiaţie termică (căldură) depinde deci şi de natura suprafeţei acestuia, deci de a culorii acestei suprafeţe. Obiectele care absorb multă căldură vor şi emite multă radiaţie termică. O suprafaţă de culoare neagră este un foarte bun absorbant al radiaţiei termice, după cum ştim cu toţii dacă am purtat măcar o dată în viaţă un pulover negru pe timp de vară. Asta înseamnă că o suprafaţă de culoare neagră este şi un foarte bun "emiţător" de căldură. Dacă am vopsi respectiva suprafaţă în alb, lucrurile s-ar inversa din ambele puncte de vedere. Deci, din moment ce negrul este o culoare care absoarbe foarte bine căldura, o va şi radia la fel de bine. Şi cum rolul conductelor de lichefiere este de a ceda căldură exteriorului, acestea sunt vopsite în negru tocmai pentru a elimina căldură şi a permite frigiderului să-şi îndeplinească funcţia sa de răcire.

Comentarii -

Legăturile dintre atomii de siliciu ce formează celulele solare ale panourilor solare sunt create de electroni ce se mişcă între mai mulţi atomi. Fotonii veniţi de la soare sunt absorbiţi de electroni, iar unii dintre electroni sunt excitaţi şi se mută pe o altă orbită (nivel energetic); în consecinţă, electronii obţin o oarecare independenţă în mişcarea lor în interiorul cristalului de siliciu, dând astfel, prin mişcare, naştere curentului electric. Panourile solare nu au atins încă pragul critic al eficienţei, în aşa fel încât să fie folosite pe scară largă şi să poată înlocui metodele clasice de furnizare a energiei electrice pentru gospodării.

Comentarii -

Lumina albă, cunoscută mai bine drept lumina zilei, este o combinaţie a tuturor culorilor din spectrul  vizibile. Spectrul vizibil ocupă o mică parte a spectrului electromagnetic. Razele de lumină sunt unde electromagnetice de diferite frecvenţe. Când sunt separate unele de altele, componentele de frecvenţe diferite ale luminii vizibile dau naştere diferitelor culori. Lumina cu frecvenţa cea mai joasă corespunde culorii roşu şi, pe măsură ce creştem frecvenţa, obţinem portocaliu, galben, verde, albastru, indigo şi, în final, culoarea corespunzătoare luminii cu cea mai mare frecvenţă asociată din spectrul luminii vizibile, violetul.

Comentarii -


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
Susţine-ne pe Patreon!


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro