Padá pírko stejně rychle jako kus železa? Jak kde.
Problém pádu různých těles analyzoval a poprvé správně vyřešil Galileo Galilei. I mnozí géniové před ním si mysleli, že co je těžší, padá rychleji, což nám také našeptává naše praktická zkušenost. Pověst tvrdí, že Galileo na správné řešení přišel tak, že shazoval různé předměty z šikmé věže v Pise. Ale vypadá to, že to není pravda, neboť historicky je doloženo, že k analýze působení gravitace používal spíše nakloněnou rovinu, tedy jen mírně nakloněnou? Proč mírně nakloněnou? To si vysvětlíme později. Ale teď k tomu geniálnímu nápadu s deštníky.
Vezměte si dva identické skládací deštníky, které jsou přesně stejně těžké. A pusťte je současně z okna nebo z mostu. Pochopitelně dopadnou v naprosto stejný okamžik. A teď svůj pokus upravte, a jeden z nich otevřete, a pak teprve oba pusťte současně dolů. Pochopitelně ten otevřený dopadne podstatně později. Je tedy jasné, že rozdíl nebyl způsoben rozdílnou váhou deštníků, ale rozdílnými tvary, které mají různý odpor vzduchu. Rychlost pádu všech těles v gravitačním poli je tedy stejná, ať mají jakoukoliv hmotnost / váhu. A rozdíly může způsobovat pouze odpor vzduchu?
Výše popsaný krásně názorný příklad prezentoval britský fyzik a popularizátor Al-Khalili ve videu níže. Koukněte od času 2:30.
Ale přímo na vlastní oči se můžete přesvědčit o tom, že pírko padá ve vakuu stejně rychle (a se stejným zrychlením) jako třeba těžké kladivo, opět v Al-Khaliliho videu. V roce 1971 totiž tento pokus udělal na Měsíci americký astronaut a záznam toho pokusu najdete ve videu výše v čase 3:15.
Nebo můžete totéž a mnohem zřetelněji shlédnout v následujícím nádherném videu britského fyzika a popularizátora Briana Coxe. Je to tentýž pokus: pustit současně něco těžkého a současně něco lehkého, tady peří, tentokráte ale v největší vakuové komoře světa, kde vše vidíte daleko lépe než "na Měsíci". Shlédnout to můžete ve videu níže v čase 2:50. Je to opravdu fascinující. Chcete-li začít sledovat video s tímtéž pádem, ale za přítomnosti vzduchu, začněte sledování v čase 1:05.
A ještě více fascinující je vysvětlení stejné rychlosti a stejného zrychlení všech těles v gravitačním poli. Chovají se totiž naprosto stejně, a to proto, že se vůbec nepohybují, ale stojí na místě! Tento nejšťastnější nápad Einsteinova života, jak ho sám Albert označil, se nazývá princip ekvivalence, a je ústřední myšlenkou jeho mistrovského díla, obecné teorie relativity. (Princip ekvivalence říká, že zrychlení v gravitačním poli, když např. stojíme na zemi, je fyzikálně totéž jak zrychlení způsobené silou, třeba raketovými motory. Nebo, že volný pád v gravitačním poli je fyzikálně totéž jako vznášení se v beztížném stavu.)
Kdyby totiž kolem věcí padajících ve vakuu nebyla ona vakuová komora či Země, ani by nás nenapadlo, že se předměty pohybují, protože bychom se pohybovali, neboli lépe řečeno stáli na jednom místě, přesně jako ony. Ona se totiž spíše "pohybuje Země vůči prostoru", máme-li to říci názorně, leč poněkud nepřesně. Nicméně si můžeme situaci představit, jako když držíme kus dřeva v proudu vody před vodopádem. Dřevo rozráží proud. Ale jakmile jej pustíme, pluje kus dřeva spolu s proudem a je vůči vodě už v klidu. Nebo se můžeme vrátit k pokusu s peřím, a pochopit, že cokoliv padá ve vakuu společně s váhou, neváží na této váze vůbec nic.
Když už všemu rozumíme, můžeme si vysvětlit, proč Galileo k výzkumu zemské tíže používal právě jen mírně nakloněnou rovinu. Je to proto, že při volném pádu těžká tělesa rychle získají velkou rychlost, při níž jsou ale silně brzděna velkým odporem vzduchu. Na velmi pozvolné šikmé rovině se tělesa pohybují dosti pomalu, takže se dá odpor vzduchu zanedbat. Aby to bylo jasné, představte si třeba polystyrénovou a železnou kouli, kterou hodíte z ona, a pak tytéž, které pustíte po zmíněné nakloněné rovině. Jak probíhaly tyto Galileiho pokusy můžete vidět v Al-Khaliliho videu výše od času 4:50.
Když se vrátíme k původním dojmu z pádu lehkých a těžkých těles, je jasné, že nás naše běžná intuice klame. Běžně bychom třeba ze své zkušenosti řekli, že se Země neotáčí, ale Slunce obíhá Zemi. Až ve škole se dovíme, že pohyb Slunce je zdánlivý a že je to rotace Země, která vytváří východy a západu Slunce. O tom si můžete zapřemýšlet ve výkladu rotace Země v blogu Kterak zařídit, aby zítra nevyšlo Slunce. A jestli vás ještě zajímají geniální Galileiho úvahy související s jeho pokusy s nakloněnou rovinou, kterými přišel na zákon setrvačnosti, zkuste blog Génius si poradí i bez vyspělé techniky.
(druhý název Pochopte základní ideu obecné relativity za pár minut)
Jan Fikáček
Proč jsou izraelská média daleko méně proizraelská než česká?
A nejde jen o izraelská média. USA jsou přece dlouholetý a věrný spojenec Izraele, ale ani ony nestojí teď vždy na straně Izraele. Proč? Proč se snaží válečné tažení Izraele brzdit a volají po příměří?
Jan Fikáček
Tak přece má foton hmotnost!?
Fyzika je úžasná věda, která proměnila celou naši civilizaci. Stačí vzpomenout třeba jen elektřinu bez níž by nebyly počítače, mobily, TV, osvětlení našich bytů atd. Ovšem výjimečně se v ní objeví i dost iracionální tvrzení.
Jan Fikáček
Solvay institut - Einstein, Schrödinger, Planck, Heisenberg, Bohr atd.
Od roku 1911 se konají Solvayovské konference, kterých se ve dvacátých letech účastnili dnes nejslavnější fyzici jako Einstein, Planck, Bohr, Heisenberg. Tyto konference jsou známé hromadnými fotografiemi nejslavnějších fyziků.
Jan Fikáček
Nahraďte svou ženu a děti umělou trpělivostí (inteligencí?)!
Tak jo, uznávám, že ženu a děti nelze umělou inteligencí nahradit ve většině případů, ale v jednom by to asi šlo, ne? :)
Jan Fikáček
Mašínové: Padouch nebo hrdina, my jsme jedna rodina!
Film Bratři o skupině Mašínů dostal v sobotu cenu za nejlepší film roku na Českém lvu. Jeho tvůrce na večeru prohlásil, že to byli hrdinové. Tak se pojďme podívat na jejich činy.
Další články autora |
Tři roky vězení. Soud Ferimu potvrdil trest za znásilnění, odvolání zamítl
Městský soud v Praze potvrdil tříletý trest bývalému poslanci Dominiku Ferimu. Za znásilnění a...
Moderní lichváři připravují o bydlení dlužníky i jejich příbuzné. Trik je snadný
Premium Potřebujete rychle peníze, pár set tisíc korun a ta nabídka zní lákavě: do 24 hodin máte peníze na...
Takhle se mě dotýkal jen gynekolog. Fanynky PSG si stěžují na obtěžování
Mnoho žen si po úterním fotbalovém utkání mezi PSG a Barcelonou postěžovalo na obtěžování ze strany...
Školu neznaly, myly se v potoce. Živořící děti v Hluboké vysvobodili až strážníci
Otřesný případ odhalili strážníci z Hluboké nad Vltavou na Českobudějovicku. Při jedné z kontrol...
Prezident Petr Pavel se zranil v obličeji při střelbě ve zbrojovce
Prezident Petr Pavel se při střelbě na střelnici v uherskobrodské České zbrojovce, kam zavítal...
Ukrajinská policie zadržela šest Čechů za telefonické podvody z Oděsy
Ukrajinské úřady oznámily zadržení devíti členů zločinecké organizace včetně šesti Čechů, kteří z...
Nepříjemné svědectví. Bulvární boss popsal, jak Trumpovi pomohl s kampaní
Bývalý vydavatel bulvárního listu National Enquirer v úterý u newyorského soudu popsal porotě, jak...
Koalici rozdělují výše daňové slevy na poplatníka i výpověď bez udání důvodu
Rozpory ve vládní koalici u zásadních věcí přibývají s blížícími se volbami, ale i kvůli tomu, že...
Narušitelé jsou všude. Čínská rozvědka přitvrzuje, chlubí se i českým zářezem
Premium Čínské tajné služby v posledních letech posilují svůj vliv a nebojí se ani prezentace na sociálních...
Akční letáky
Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!
- Počet článků 310
- Celková karma 30,44
- Průměrná čtenost 3149x
Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány. P.S.: Osobně útočné a odborně velmi nekvalitní komentáře, zejména velmi dlouhé, budou mazány.