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...

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Când percepem culorile, ceea ce vedem de fapt este efectul pe care unde electromagnetice din spectrul vizibil îl produce la contactul cu un obiect. Când undele din spectrul vizibil lovesc un obiect, acestea pot fi reflectate, absorbite sau pot trece mai departe prin acel obiect, în funcţie de structura acestuia. De pildă, la contactul cu sticla lumina trece aproape în totalitate prin acest material, acesta părând astfel incolor. Gândiţi-vă!,  nu din cauza solidităţii unui obiect nu putem vedea prin acesta, ci din pricina faptului că lumina nu trece prin el. Atunci când trece, cum este cazul sticlei, obiectele, deşi rigide şi groase, devin complet transparente. Aşa cum undele din spectrul vizibil pot trece aproape fără reflexie prin sticlă, unde electromagnetice pot trece prin ziduri ori alte materiale, astfel fiind posibil să observăm ce se întâmplă dincolo de obiecte ce sunt opace privirii.

Pentru a putea vedea un obiect, acesta trebuie să emită sau să reflecte lumină. Vedem stelele, fulgerul, neoanele şi becurile cu incandescenţă pentru că acestea emit lumină. De asemenea depindem de lumina emisă de aceste obiecte pentru a le putea vedea pe cele care nu au această proprietate. Pe acestea din urmă le putem observa deoarece reflectă lumina emisă de primele. De exemplu, putem vedea un smoc de iarbă fiindcă acesta reflectă o parte din lumina Soarelui care ajunge până la el, şi anume componenta verde a spectrului vizibil.

Frecvenţele din spectrul radio folosite în comunicaţii

Unitatea de măsură a frecvenţei undelor electromagnetice este hertz-ul (Hz), denumită astfel după fizicianul german Heinrich Hertz, descoperitorul undelor electromagnetice. Pe receptoarele radio simbolurile mai sus amintite sunt adesea întâlnite. 1 KHz reprezintă o mie de herti, 1 MHz – 1 milion de herţi, iar 1 GHz – un miliard de herţi, deci de vibraţii pe secundă ale undelor electromagnetice pe care aparatul le poate recepţiona (variaţii succesive ale valorii amplitudinii undei între nivelele de energie maximă).

Deşi folosim adesea radioul pentru a asculta muzică, undele care sunt transmise spre a fi recepţionate de acest aparat sunt unde electromagnetice. Undele radio nu sunt unde sonore, deşi, în anumite cazuri, ele transportă informaţie către un aparat de radio în vederea producerii de unde sonore. Odată unda electromagnetică recepţionată de către antenă, circuitele electronice care intră în componenţa receptorului radio convertesc unda electromagnetică într-un semnal electric, care este transmis către difuzoare în vederea transformării curentului electric în undele sonore pe care urechea umană le recepţionează şi, în anumite cazuri, le interpretează ca fiind muzică (de mai bună sau, din ce în ce mai des în ultima vreme, de mai proastă calitate).

Sistemul nostru solar este format din Soare (ce conţine 99,9% din masa sistemului solar), 8 planete mari, peste o sută de sateliţi, peste 1800 asteroizi cu orbite cunoscute, mai mult de 600 de comete, o mulţime de meteoriţi, precum şi gaz şi praf cosmic.

Plasma este una dintre cele patru stări ale materiei. Plasma este de multe ori numită a patra stare. Plasma este în fapt un gaz ionizat, un gaz în care electronii sunt îndepărtaţi de atomii lor, permiţând astfel electronilor şi ionilor să coexiste oarecum independent. Plasma este cea mai răspândită stare a materiei. Soarele este în fapt o mare sferă de plasmă; enorma temperatură din Soare dislocă electronii atomilor de hidrogen şi heliu ce formează masa solară.

Întrebarea la care vrem să răspundem în acest articol este următoarea: dacă lăsăm în cădere liberă de la înălţimea de 1000 m un purice şi un Boeing 747, vor atinge ele pământul în acelaşi timp, dacă eliminăm rezistenţa opusă de aer din acest scenariu (dacă plasăm avionul şi puricele în vid)? Surprinzător poate pentru unii, răspunsul este DA, atât puricele, cât şi avionul vor ajunge la sol în exact aceeaşi secundă.

 

 

 


 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro