Zdá se, že antigravitace neexistuje
Nový výzkum antihmoty dává Albertu Einsteinovi opět za pravdu. 27. září 2023 oznámil mezinárodní tým fyziků zásadní zjištění: zdá se, že antihmota ...
Všichni jsme asi někdy zaslechli hádanku: „Co je těžší, kilo peří, nebo kilo železa?“ a také jsme (snad také všichni) odpověděli, že obě stejně, protože kilogram jakékoliv látky váží stále kilogram. Pokusme se ale ukázat, že tato otázka nemá tak jednoduché řešení a lze na ni odpovědět několika způsoby. Pomůže nám simulace, vytvořená v programu Algodoo.
Hmotnost
Hmotnost je jediná fyzikální veličina, která není (zatím) odvozena z přírodních konstant – hodnota jednoho kilogramu je stále vztažena k etalonu, umístněnému v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy v Sèvres ve Francii.
Nejjednodušším způsobem, jak porovnat hmotnosti dvou těles jsou rovnoramenné váhy – na každou stranu vah umístíme tělesa a podle rovnovážné polohy vah určíme, které je těžší.
Jak jsme zmínili, váhy však neměří hmotnost, ale sílu. A pokud budeme měření provádět v našich podmínkách, nevstupuje do měření pouze tíha tělesa, ale také další síla – síla vztlaková. Z Archimedova zákona víme, že na každé těleso v tekutině působí síla, úměrná jeho objemu a hustotě tekutiny, v níž je ponořeno. A okolní vzduch je také tekutina, i když jeho hustota je mnohem menší než hustota vody (řádově 1 000×).
Pokud ovšem vyvážíme železné závaží peřím ve vzduchu, bude muset být nadlehčovaného peří o trochu víc a když pak vzduch vyčerpáme, nebude na tělesa působit vztlaková síla a váhy se ve vakuu právem vychýlí na stranu peří. Takto odměřený kilogram peří je tedy těžší, než kilogram železa!
Je ale možné vážit i tak, že kilogram železa bude těžší, než kilogram peří – pokud železo vyvážíme s peřím ve vakuu a pak váhy umístíme do vzduchu, bude na peří působit větší vztlaková síla a váhy tedy ukáží, že kilogram peří je lehčí, než kilogram železa
Nejdřív začneme vytvořením vah – stačí nám nakreslit obdélník a do jeho středu umístit čep, aby se mohl volně otáčet. Na konce (nebo kamkoliv ve stejné vzdálenosti od středu) připevníme dvě tělesa (nejjednodušeji obdélníky) o stejné hmotnosti, ale jiné hustotě a tedy objemu. Stačí nakreslit dva různé obdélníky a v nabídce material nastavit jejich hmotnost na stejnou hodnotu. Pokud „vypneme“ vzduch (obr. 1), budou váhy vyvážené. Pak jen vzduch „zapneme“ a uvidíme, že kilogram peří je lehčí než kilogram železa. Pokud bychom chtěli obě tělesa vyvážit, budeme muset zvýšit hmotnost peří. Z toho mimochodem vyplývá, že čím větší objem vážíme, tím větší hmotnost má. Takže čím větší meloun si koupíme, tím větší část máme zadarmo (ovšem reálně je tento rozdíl zanedbatelný).
K realizaci v Algodoo poznamenejme, že vzhledem k ideálním podmínkám (žádné tření ve vahách) je vhodné k vahám připevnit pružinu (nebo dvě) s malou tuhostí a velkým tlumením – váhy se tak nerozkmitají.
Simulaci jsme umístili na internet [3], kde si ji lze stáhnout a vyzkoušet. Součástí simulace jsou i okna k měnění parametrů závaží. Od dubna je Algodoo zdarma, takže jej můžete kdykoliv volně používat, a to i ve škole.
[2] http://fyzweb.cz/materialy/videopokusy/POKUSY/VYVEVASVAHADLEM/INDEX.HTM
Nový výzkum antihmoty dává Albertu Einsteinovi opět za pravdu. 27. září 2023 oznámil mezinárodní tým fyziků zásadní zjištění: zdá se, že antihmota ...
Fyzici již dlouho vědí, že téměř vše – světlo a další formy energie, ale také každý atom ve vašem těle – se chová z klasického hlediska i jako částice, i jako ...
Pneumatiky jsou kulaté, černé a vyrobeny z gumy. Tak by je zřejmě popsala většina lidí. Při bližším pohledu však zjistíme, že design pneumatik a vzájemné působení různých ...
Po třech letech nepříznivých okolností vykazuje světový trh s IT známky oživení. Předpokládá se, že v roce 2024 vzroste celosvětový prodej osobních počítačů o osm procent a o ...
Svět se přizpůsobuje digitální transformaci téměř ve všech aspektech každodenního života. S tím se neustále vyvíjí odvětví datových center, která hrají v digitalizaci klíčovou roli.
Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.