CIEKAWOSTKI FIZYCZNE 1. Dlaczego nie słyszymy ciągłych, głośnych wybuchów na Słońcu? Ponieważ dźwięk nie rozchodzi się w próżni (Gdy ze szklanego naczynia wypompujemy powietrze to też nie usłyszymy dźwięku dzwonka umieszczonego w środku) 2. Jak szybko się poruszasz siedząc nieruchomo? Na równiku podróżujesz z prędkością około 1600 km/h z powodu obrotu Ziemi (w innych częściach świata nieco wolniej) 3. Czy twoje oczy mogą widzieć przeszłość? Tak, ponieważ odległości w kosmosie są tak duże, że nawet światło poruszające się z prędkością 300 000 km/s, potrzebuję długiego czasu, żeby dotrzeć do Ziemi. Dziś widzimy gwiazdy takie jak były wieki temu. Niektóre gwiazdy na które patrzymy dziś rzeczywiście mogą nie istnieć! 4. Co się dzieje, gdy wypompujemy powietrze z naczynia? Otaczające ciśnienie ściska pojemnik z przeraźliwą siłą. W przypadku kuli o średnicy 30 cm wynosi ona około trzech ton. 5. Dlaczego ołówek włożony do wody wygląda jak złamany? Dzieje się tak za sprawą złudzenia optycznego, które sprawia że ołówek włożony do wody wygląda na złamany. Woda zmniejsza prędkość światła o 25%, załamując jego promienie. 6. GOLF na Ziemi i na Księżycu GOLF na Ziemi Masa gracza: 80 kg Masa gracza: 80 kg GOLF na Księżycu Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9,8 m/s 2 Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 1,6 m/s 2 Ciężar gracza: m*g = 784 N Masa piłki golfowej: 0,045 kg Ciężar piłki golfowej: 0,44 N Gdy gracz uderzy piłkę leci ona na odległość około 100 m. Grawitacja przyciąga ją ku ziemi, a opór powietrza dodatkowo spowalnia jej ruch. Ciężar gracza: m*g = 128 N Masa piłki golfowej: 0,045 kg Ciężar piłki golfowej: 0,072 N Na Księżycu to samo uderzenie kijem odrzuci piłkę na odległość ok. 600 m, gdyż przyciąganie grawitacyjne jest tam sześć razy mniejsze niż na Ziemi. Nie ma też oporu powietrza, który spowolniłby ruch tej piłki. 7. Destrukcja magnesów Magnes można łatwo zniszczyć (tzn. pozbawić go własności magnetycznych) poprzez uderzenie go młotkiem lub ogrzanie.
8. Klakson Dlaczego klakson nadjeżdżającego samochodu słyszymy jako dźwięk wyższy, niż dźwięk klaksonu samochodu, który się oddala? Z powodu efektu Dopplera wytłumaczonego po raz pierwszy w 1842 r. przez Christiana Dopplera, fizyka z Pragi. Krótsze fale tworzą wyższy dźwięk, fale dłuższe zaś - niższy. 9. Niebo W nocy niebo jest zupełnie czarne, dlaczego w dzień jest niebieskie? Angielski fizyk John Strutt baron Rayleigh (1842-1919 r.) odkrył, że gdy światło słoneczne zderza się z cząsteczkami w atmosferze, to niebieska jego część (która składa się z fal o dużych częstotliwościach) jest odbijana w kierunku Ziemi. Z tego samego powodu zachody Słońca są czerwone. Gdy Słońce leży nisko nad horyzontem, jego promienie pokonują dosyć długą drogę w atmosferze i tracą część światła niebieskiego, toteż dociera do nas więcej światła o niskich częstościach, tj. światła w kolorze czerwonym. 10. Burza Gdy widzisz błyskawicę i słyszysz grzmot - w jaki sposób możesz ocenić, jak daleko od Ciebie uderzył piorun? Licząc sekundy między grzmotem, a błyskiem. Dźwięk porusza się z prędkością 340 metrów na sekundę, więc trzy sekundy odpowiadają odległości około jednego kilometra. 11. Czy wiesz, że jadąc rowerem cofasz się w czasie? Już dawno odkryto, że miony - bardzo lekkie cząstki elementarne, rozpędzane do dużych prędkości trwają dłużej niż te pozostawione "w bezruchu". Potwierdzono to także zegarami atomowymi umieszczanymi w ponaddźwiękowych samolotach. Czas w samolocie po powrocie był krótszy niż ten co upłyną na Ziemi. Jadąc na rowerze cofasz się w czasie o: 0,00000000000000000000000000000000001s. Tak więc będziesz młodszy od kolegów, jeżdżąc na rowerze. Czyli gdyby np. bliźniacy, jednego zostawić na Ziemi a drugiego wysłać w kosmos i poruszałby się z prędkością bliską prędkości światła (300 000 km/s), to po 25 latach po powrocie na Ziemi ten pierwszy byłby stary a temu w kosmosie upłynęło zaledwie parę minut. 12. Co to jest parsek? Parsek jest miarą odległości astronomicznych: równa się 30,8 10 12 km (30 bilionów 842 miliardy 208 milionów km). Światło przebiega tę odległość w ciągu 3,26 lat. 13. Myślenia różnych osób Dano kawałek siatki inżynierowi, fizykowi i matematykowi, i poproszono, żeby za pomocą tej siatki ogrodzili jak największy kawałek terenu. Inżynier wytyczył schludny kwadrat, fizyk - idealne koło, a matematyk byle jak tę siatkę porozstawiał, wszedł do środka i zadeklarował, że jest na zewnątrz...
14. Jak obliczyć wiek Ziemi? Jak głosił arcybiskup James Ussher, stworzenie świata nastąpiło 22 października 4004 r.p.n.e.,o godzinie 8 wieczorem. Ten irlandzki duchowny przeprowadził swe obliczenia w połowie XVII stulecia, biorąc pod uwagę wiek patriarchów ze Starego Testamentu oraz inne szczegóły biblijne. Teorię Usshera podważył w 1785 r. szkocki przyrodnik James Hutton, który twierdził, że formowanie się pasm górskich i erozja dolin rzecznych musiała trwać miliony a nie tysiące lat. Dopiero odkrycie zjawiska radioaktywności, dokonane w 1896 r. przez francuskiego fizyka Antoine'a Hanriego Becquerela, pozwoliło uczonym na dokładne ustalenie wieku Ziemi. Obecnie uczeni są zgodni, że skorupa ziemska powstała około 4,7 mld lat temu. Obliczenie było możliwe dzięki zbadaniu stopnia rozpadu różnych radioaktywnych minerałów. Gdy lawa wulkaniczna stygnie i twardnieje, powstają nowe skały, we wnętrzu których zostają ukryte pierwiastki radioaktywne. Pierwiastki te ulegają rozpadowi w ściśle określonym czasie, zwanym "okresem połowicznego rozpadu". Jest to czas w którym pierwiastek traci połowę swej radioaktywności. Mierząc zawartość dowolnego pierwiastka radioaktywnego w próbce skalnej, można posłużyć się jego rozpadem jak zegarkiem, który zaczął chodzić w chwili powstania skały. Ważny jest stosunek między ilością pierwiastka a ilością substancji, w którą ten pierwiastek się zamienia. Im starsza skała, tym mniej minerałów radioaktywnych zawiera. W badaniach próbek można korzystać z kilku systemów ich datowania. Popularne jest mierzenie stopnia rozkładu radioaktywnego potasu-40, którego okres połowicznego rozkładu wynosi 11,9 mld lat. Często też jako wskaźnika używa się uranu, który zmienia się w ołów po połowicznym czasie 4,5 mld lat. Tak więc wiek Ziemi jest w przybliżeniu równy okresowi połowicznego rozkładu uranu. 15. Wsteczny ruch planet? Spośród wszystkich planet Układu Słonecznego tylko Uran oraz Wenus posiada wsteczny ruch tzn. odwrotny ruch dookoła własnej osi niż pozostałe planety. Do dzisiaj jest to największą zagadką kosmosu. 16. Co to jest Czarna Dziura? Jest to niemierzalnie gęste, zapadające się gwiazdy, których przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że nic, nawet światło, nie może się z niej wydostać. Wielkość czarnej dziury zależy od masy zapadającej się gwiazdy. Czarna dziura jest niewidoczna, żadnej nie wykryto więc bezpośrednio. Jej istnienie można wywnioskować z wpływu, jaki wywiera na inne ciała. Szacuje się, że 1 cm 3 czarnej dziury (objętość kostki cukru) waży ok. 100 ton. 17. Ile kilometrów wynosi jeden rok świetlny? Rok świetlny to odległość, jaką w ciągu roku pokonuje światło - pędzące z prędkością ok.300 000 km/s. Rok świetlny to w przybliżeniu 9460 mld km. 18. Największy meteoryt? Największy meteoryt znaleziony na Ziemi ważył 60 ton.
19. Jak to możliwe? Doskonale wiemy, że jeżeli jadąc samochodem kierowca nagle zahamuje to wszystkie rzeczy znajdujące się w samochodzie automatycznie siłą bezwładności lecą do przodu. Załóżmy, że w samochodzie znajduje się balonik napompowany helem, co się z nim stanie jeżeli kierowca nagle zahamuje? Na pewno większość osób uważa, że balonik z helem zgodnie z siłą bezwładności poleci ku przodowi samochodu. Otóż jest zupełnie na odwrót. Balonik z helem, mało tego że nie poleci do przodu, to jeszcze lekko "poleci" do tyłu samochodu. Otóż hel jest lżejszy od powietrza, więc działa na niego siła wyporu. W hamującym samochodzie masa powietrza przesuwa się do przodu, a na balonik z helem działa siła wyporu, większa od siły bezwładności. 20. Dlaczego na zdjęciach z Księżyca nie widać gwiazd? Światło gwiazd jest zbyt słabe, żeby było je widać na zdjęciach - zwłaszcza w porównaniu z obiektami pierwszego planu, zwykle oświetlonymi jak w słoneczny dzień na Ziemi. Podobnie zwykle nie widać gwiazd na zdjęciach robionych z lampą błyskową nocą na Ziemi. Dokładniejsza analiza zdjęć księżycowych pozwala dostrzec w tle bardzo słaby obraz najjaśniejszych gwiazd. 21. Czy człowiek eksploduje będąc bez skafandra w kosmosie? Na podstawie teoretycznych symulacji i doświadczeń na zwierzętach wiadomo, że organizm będący wystawiony na działanie odkrytego kosmosu nie dozna natychmiastowych obrażeń i nie eksploduje, a krew nie będzie wrzeć i natychmiast nie straci się przytomności. Mogą zaistnieć zjawiska o drugorzędnym znaczeniu, jak oparzenie słoneczne, opuchlizna skóry, nabrzmienie tkanek, które pojawią się po około 10 sekundach lub później. Mniej więcej w tym samym czasie (10 s) człowiek zaczyna powoli tracić przytomność z powodu braku tlenu i różne obrażenia wewnętrzne poczynają się kumulować. Śmierć następuje dopiero po około minucie lub dwóch. Eksplozja ciała nie następuje i takoż samo krew nie zaczyna od razu wrzeć, gdyż ciało ludzkie ma dość dużą pojemność cieplną, a dyfuzja ciepła do próżni jest niewielka (tylko na zasadzie promieniowania). Utrata przytomności następuje dopiero po wyczerpaniu zapasu tlenu z płuc i z krwi. W Centrum Załogowych Lotów Kosmicznych NASA (Johnson Space Center) jest urządzenie pozwalające symulować warunki prawie bliskie próżni. Testuje się tam np. takie przypadki, jak przedziurawienie skafandra kosmicznego astronauty. Na podstawie doświadczeń stwierdzono, że do 15 sekund po dehermetyzacji utrata przytomności jeszcze nie następuje, ale oczywiście dehermetyzacja to nie nagły skok w przestrzeń kosmiczną i utrata tlenu jest wolniejsza. W historii lotów kosmicznych nastąpiła już śmierć załogi z powodu dehermetyzacji kabiny, a działo się to podczas powrotu Sojuza-11 z orbity. Cała trzyosobowa załoga poniosła śmierć w wyniku uduszenia, ale oznak wrzenia krwi, czy eksplodującego ciała, nie stwierdzono.
22. Dlaczego gwiazdy mrugają? Gwiazdy są dla obserwatora na Ziemi punktowymi źródłami światła. Światło z takiego punktowego źródła łatwo jest "zachwiać". Atmosfera ziemska w różnych miejscach ma różną gęstość, temperaturę - a co za tym idzie - inaczej załamuje światło, poza tym "faluje". Dzięki temu niektóre gwiazdy "mrugają", wydaje się, że zmieniają barwę. Takie migoczące gwiazdy można zauważyć zwłaszcza dość nisko nad horyzontem. W odróżnieniu od gwiazd, planety czy satelity mają już jakiś (niewielki, ale zawsze) rozmiar kątowy. Jeśli spojrzy się na planetę przez teleskop albo dobrą lornetkę, to można zobaczyć nie punkt, ale małą tarczkę, która ma swoją powierzchnię. Na takiej powierzchni ewentualne drgania nie będą widoczne. Można powiedzieć, że planety mają dużą "bezwładność" i nie da się tak łatwo wprowadzić ich światła w migotanie. Tak więc planety ani satelity nie "mrugają"; jeśli na niebie widać coś, co mruga, to na pewno jest to gwiazda (ewentualnie samolot). 23. Na czym polega paradoks bliźniąt? Problem polega na tym, że według Teorii Względności Einsteina wszystkie układy odniesienia są równoprawne, więc jeśli jeden z bliźniaków wyruszy w relatywistyczną podróż kosmiczną, a drugi zostanie na Ziemi, to względem jednego Ziemia będzie się poruszać, a względem drugiego lecący brat-bliźniak. Rachunki jednak mówią, że będą starzeć się nierównomiernie. Który postarzeje się szybciej? Oczywiście, postarzeje się brat nieruchomy. Dlaczego? Ano dlatego, że zachodzą tutaj zmiany tzw. układu inercjalnego, używanego przez poruszającego się brata. Przyspiesza on i zwalnia, doznaje działania bezwładności, itp. Brat stojący znajduje się natomiast stale w jednym układzie inercjalnym. Widać więc, że sytuacja nie jest symetryczna. Właśnie ta raptowna zmiana układu inercjalnego jest sednem określenia, który brat będzie starszy. 24. Dlaczego Słońce świeci? Słońce świeci dlatego, że pod wpływem grawitacji jego cząsteczki (wodoru) zostały ściśnięte tak mocno, iż rozpoczęły się w nim reakcje termojądrowej syntezy wodoru w hel. Reakcji tej towarzyszy naturalnie emisja energii, powodująca między innymi to, że Słońce świeci. (Ale przede wszystkim powodująca to, że Słońce się nie zapada dalej jego drgające cząstki zderzając się ze sobą przeciwdziałają sile grawitacji). 25. Gdzie urzędowo zaczyna się kosmos? Najprawdopodobniej dotąd jeszcze nie ma wyraźnego zapisu w prawie międzynarodowym, które definiowałoby pułap graniczny od którego zaczyna się przestrzeń kosmiczna. Od lat jednak funkcjonują stare definicje: -według USAF jest to granica 50 mil -według FAI jest to granica 100 km Ciekawostki zaczerpnięto z serwisu fizycznego im. Alberta Eisteina : http://www.fiz.yoyo.pl/ Opracowanie: p. Grzegorz Słowik