מומחי KOL בתחום מדעי הטבע והסביבה >> פיסיקה :
פנה לעסק / מומחה בפיסיקה מדעי הטבע והסביבה >> פיסיקה
למה בחלק אחד של המגנט הוא חיובי ובצד השני לא? למה דווקא צד כזה וצד כזה? איך שני הצדדים לא דוחים אחד את השני? והאם צד הוא חיובי בגלל שמספר הפרוטונים גדול ממספר האלקטרונים שבו? והאם יש אפשרות לשנות איכשהו את מטענו, גם אלו שלא מבינים ואין להם "מעבדה ביתית"?
למגנט אין קצה חיובי וקצה שלילי. יש לו קוטב צפוני וקוטב דרומי. למה צפוני ודרומי? כי לכדור הארץ יש שדה מגנטי, ולשדה שנמשך לקוטב הצפוני של כדה"א קראו "קוטב צפוני" ולהיפך.
השדות האלה לא נובעים מהפרש במטען החשמלי (יותר פרוטונים או אלקטרונים) אלא מסידור המטענים ותנועתם. פעם חשבו שהשדה המגנטי הוא מן שדה בזכות עצמו, אלא שמתוך תורת היחסות נובע כי זהו בעצם אפקט יחסותי של תנועה ביחס לשדה החשמלי. לא אסביר בדיוק איך, אבל יוצא שכאשר מטען חשמלי נע הוא יוצר שדה מגנטי, אם תקח את יד ימין שלך, ועם האגודל תצביע לכוון שבו הזרם נע ותקמר מעט את האצבעות, הם יראו לך את כוון השדה המגנטי, בעיגולים הניצבים לכוון הזרם (תזכור שכוון הזרם מוגדר לכוון החיובי, ז"א שאם אלק` נע, אז הזרם הוא בכוון ההפוך לכוון תנועת האלקטרון), אם לא תבין אז אצייר לך ציור.
באלקטרומגנט רגיל אנו מזרימים זרם דרך סליל, וסכום השדות של חלקי הסליל נותנים לנו קוטב צפוני בקצה אחד של הסליל, וקוטב דרומי בקצה השני. ואיפה הקטבים האלה נמצאו כשהעברנו זרם בחוט? השאלה הזאת היא כמו לשאול איפה נמצא מזרח כדה"א. לשדה יש כוון, אבל הוא יוצר קווים מעגליים סגורים, גם באלקטומגנט הקווים האלה הם סגורים, אלא שהם יוצאים בצד אחד של המגנט, ונכנסים מהצד השני, ועוברים דרך המגנט.
למה הקטבים נמשכים? באופן כללי ניתן לומר שיצירת שדה במרחב דורשת אנרגיה (לשדה יש אנרגיה), זו מן אנרגיה פוטנציאלית שמתבטאת כאשר יש מטענים נעים בסביבה. מטען קרוב הנע לכוון ההפוך מהמטען הראשון יוצר שדה הפוך, אשר מחליש את השדה של המטען הראשון. מצב זה הוא בעל אנרגיה פוטנציאלית (חשמלית) נמוך יותר (באופן כללי אפשר לומר שבטבע מערכות שואפות למצב האנרגטי הנמוך ביותר), ולכן המטענים ישאפו להתקרב - ימשכו.
במגנט קבוע יש אטומים שיש להם שדה מגנטי, כל חלקיק כזה הוא מגנט זעיר ומכונה לעיתים דיפול (דו-קוטב) מגנטי. במצב רגיל, כדי להקטין את האנרגיה של המערכת, הם מסתדרים בצורה כזאת שאחד יבטל את השדה של השני, והם מקובעים למקומם. אבל אם אנחנו מתיכים את החומר (או מחממים אותו מספיק כדי שהדיפולים האלה יוכלו לשנות את כוונם), ומפעילים שדה מגנטי על החומר, הדיפולים יפנו לכוון הפוך מהשדה. אם נקרר אותו תחת השדה המגנטי, הם גם יתקבעו ככה, והא לך מגנט קבוע. עכשיו, אם תחמם אותו מספיק, הדיפולים "ישתחררו" וישאפו לחזור למצב של אנרגיה נמוכה - הלא ממוגנטת.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL
[16781] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
מהו נפח שלילי? האם קיימת מסה שלילית?
בפיזיקה אנחנו משייכים לגופים תכונות שונות, לתכונות אלה לפעמים אנחנו משייכים גדלים, לגדלים האלה אין משמעות לכשעצמם (בניגוד למתמטיקה, שם העצמים לעיתים הם הגדלים עצמם) והם משמשים אותנו לשם חישובים, וכדי להסיק מכך אחר כך מסקנות אופרטיביות. אם אתה מודד גובה, אתה יכול למדוד אותו מהרצפה או מהתקרה, אתה ממקם את מערכת הצירים שלך באופן שרירותי לנוחיותך, ולפיכך, תוכל לקבל ערכי גובה חיוביים או שליליים. לתוצאה שקיבלת אין כל משמעות ללא ההקשר שלה, וללא השימוש שתעשה בה. אם יהיו לך כמה דליים ותרצה למדוד כמה מים תוכל למלא בהם, סביר להניח שתחשב את נפחם ותסמן אותו בסימן חיובי. אם בתוך הדליים האלה יש יש כדורים אטומים עליך להפחית את נפחם מהנפח הכולל, לכן תוכל לחשב את נפחם ולסמן אותו בסימן שלילי. במקרה זה עבורך, לכל דבר ועניין, לכדורים אלה יש נפח שלילי.
בפיזיקה משתמשים בגדלים מכל מיני סוגים, מספרים חיוביים ושליליים, סוגי גדלים המכונים סקלרים, וקטורים וטנזורים, הכל לפי צרכי החישוב, וכדי לפשט ככל האפשר את הבעיה. בתורת היחסות אנו משתמשים בגדלים חיוביים ושליליים עבור אורך וזמן, בתורה האלקטרו-מגנטית, נהוג להשתמש בגדלים שהם מספרים מרוכבים כדי לסמן את גודל השדה. וכך גם בתורת החלקיקים, יש חלקיקים בעלי מאסה חיובית, שלילית ואפילו מדומה! תורת היחסות צופה קיומם של חלקיקים המכונים טכיונים שמהירותם היא כמה מונים ממהירות האור, הם נעים אחורה בזמן, ולהם מאסה מדומה.
קרינת בקנשטיין הוקינג הנה קרינה (נראה לי שהיא אפילו נמדדה) שקורנים חורים שחורים. היא נובעת מהווצרות של זוגות חלקיקים וירטואלים, סכום המאסה של שני החלקיקים היא אפס, וגם סכום האנרגיה שלהם. הם אינם יוצרים שדה גרוויטציוני, ואם הם לא נמדדים הם מתאיינים (מתמזגים ונעלמים אל האין) חזרה תוך חלקיק שניה. אולם על גבול החור השחור ("אופק הארועים") כאשר אחד נוצר לתוך החור השחור ואחד מחוצה לו, הם אינם יכולים להתאיין חזרה, זה שנוצר בתוך החור השחור נבלע לתוכו, וזה שנוצר מחוץ לחור נורה לחלל, עם מאסה ואנרגיה חיוביים. מכיוון שסכום האנרגיה שלהם הוא אפס, לזה שנבלע מאסה ואנרגיה שליליים, והם מקטינים את אנרגית החור השחור ואת המאסה שלו. כמובן שזהו רק מודל מורכב של תהליך פיזיקלי, אולם גם כל שאר החישובים שאנו מבצעים הנם רק מודלים, ואמנם הם פשוטים ושגורים אך לחלוטין אינם טריוויאלים, למרות שהם נראים כך לעיתים, שלא בצדק.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL
[16780] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
מדוע מדחף בעל שני להבים (במטוס קל) יעיל יותר ממדחף בעל 3 להבים? מדוע מדחף בעל 3 להבים נותן יותר כוח?
אנסה לפשט את השאלה בלי להכנס לתאוריות אוירודינמיות מסובכות. ראשית, לגבי כמות הלהבים, החלק היעיל ביותר במדחף הוא הקצה שלו שנע במהירות הגבוהה ביותר. אם היינו מניחים שכל הדחף מגיע רק מהקצה, הרי ברור כי אם תוסיף להבים נוספים הדחף יגדל, אם כי לא ביחס ישר לכמות הלהבים. לגבי היעילות, הלהב שנע בזורם יוצר אחריו אזור של לחץ נמוך בו יש פחות מולקולות של אויר. מאחר וכל להב דוחף את המטוס ע"י זה שהוא דוחף את מולקולות האויר בכיוון השני, ברגע שיש יותר להבים, האויר לא חוזר ללחץ שבו היה לפני שעבר בו הלהב והלהב "רואה" לחץ נמוך יותר כי יש פחות מולקולות של אויר. לכן הוא פחות יעיל.
תיאורטית, המדחף היעיל ביותר הוא חד להבי, אבל זהו מדחף שיוצר הרבה בעיות הנדסיות של איזון ורעידות, ולכן אין השימוש בו נפוץ.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL מר א. ר.
[16758] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
עובדה: כאשר מסה של שביל החלב נדחסת לגודל פי 100 מרדיוס מערכת השמש מתקבל חור שחור.
שאלת: "מדוע הוא (היקום) לא בהכרח חור שחור גם כיום?"
עובדה. הוא לא. חור שחור הוא גוף בעל צפיפות גבוהה בהרבה מזה של מרבית היקום. (אלא אם כן אנחנו משתעשעים בתיאוריה חדשה לגבי המבנה של חורים שחורים ובה הם חלולים מבפנים וצפופים רק בקליפתם, ואז אולי אנו עטופים בחור שחור). למה הוא לא? אתה מניח שהוא התחיל ככזה כשאמרת: "לפי תאוריית המפץ הגדול היקום כולו היה חור שחור בתחילת דרכו". לא מדוייק, הפיסיקה כיום אינה יודעת לומר מה בדיוק היה וקרה בחלקיק השניה הראשון של היקום, מה שנקרא "זמן פלאנק". האם היה היקום חור שחור? הוא כנראה היה משהו דחוס עוד יותר, "נקודה סינגולארית" חסרת מימדים שעל מנת להבין את טבעה ראשית על הפיסיקאים ליישב את הסתירה לכאורה בין מכאניקת הקוונטים (המטפלת בגדלים תת-אטומיים) לתורת היחסות (המטפלת בכבידה). יתכן שב"תיאורית המיתרים" טמונה התשובה, אלא שזו לא הוכחה עדיין. ויש גם תיאוריות נוספות המנסות כוחן באתגר זה. למידע נוסף על חורים שחורים אני ממליץ לעיין במחקריהם של פרופ צבי פירן ויעקב בקנשטיין מהאוניברסיטה העברית.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL מר א. ר.
מספר עובדות יבשות שאתה בודאי יודע: חור שחור אינו "יצור" שונה (מלבד הסינגולריות) מכל כוכב אחר אשר אנו מכירים. השוני בינו ובין כוכב רגיל הוא שפשוט מהירות הבריחה ממנו גדולה ממהירות האור. ולכן אנחנו מכנים אותו בשם חור שחור (האיזון בין הכוחות אשר נוצר בכוכב זה, הינו כוח הגרויטציה לעומת דחיית החלקיקים השונים זה מזה עקב הכוח האלקטרומגנטי והכוח החלש. זאת כאשר יש לבדוק זאת, אבל לדעתי הם מתאחדים ברמת דחיסות של חור שחור). מה שחשוב להבין הוא שגיאומטרית המרחב (הנקבעת ע"י היחסות הכללית) היא סטציונרית כאן. ואולי אתה כבר מבין לאן אני חותרת.
בחור שחור אמנם המרקם מרחב זמן מתעקם אבל הוא בקירוב סטציונרי משום שהיקום עצמו אינו מתפשט בצורה מאוד מהירה - דבר שהיה שונה בתחילת הווצרות היקום.
כאשר היקום נוצר (הדעה הרווחת אצל אנשי הפיסיקה ולא אנשי דת), מרקם המרחב-זמן עצמו נוצר והתחיל להתפשט. העובדה שהמרחב כעת הוא לא סטציונרי משנה לגמרי את החישובים של מהירות הבריחה והופכת אותם ללא רלוונטים. מלבד זאת, הסתכלות על העולם בתחילתו כחור שחור היא בעייתית כי ההסתכלות היא שכל היקום כולו דחוס ולא חלק בו.
עם זאת, הנקודה שאתה מעלה היא מענינת וקיימים מספר מדענים שחושבים שקיימים חורים שחורים מיקרוסקופים, עקב חוסר סימטריה בהתחלת התפשטות היקום. החורים האלה אמורים להיות קיימים עד היום. לא מצאו כאלה וזה די מובן. איך נמצא חור שחור מיקרוסקופי בכל היקום.
התשובה ניתנה על ידי מירי כהן מצוות מידעני KOL
[16721] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
שלום
קודם כל, הצץ בקישורים הראשונים כדי לקבל מעט רקע כללי בנושא חשמל סטטי (חשמל סטטי ביתי - מסך הטלויזיה למשל). ביקשת הפניה לשיטות ומכשירים היוצרים חשמל ססטי חזק. למטה תמצא קישורים והסבר על שני מכשירים אלה: הגנרטור של ואן דה גראף ומכונת וימסהרסט. וכדאי גם לעיין בקישורים המצורפים להסברים אלו. הקישור האחרון עוסק בבניית מד חשמל סטטי.
חשמל סטטי: רקע כללי
חשמל סטאטי בויקיפדיה
סנונית
עוד מויקיפדיה (אנגלית)
הגנרטור של ואן דה גראף
עוד על הגנרטור של ואן דה גראף
המכונה של וימסהרסט
עוד על המכונה של וימסהרסט
כיצד לבנות מד-חשמל סטאטי?
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL מר א. ר.
[16654] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
אני מתעניין בתופעת החשמל הסטאטי ודרכים להפקת/יצירת התופעה של מעבר אלקטרונים בין הגופים, ויצירת מטען שלילי על אחד מהם (כדוגמת הבלון והצמר). איך ניתן ליצור תופעה כזו בסדר גודל חזק יותר באופן כללי, ואיך ניתן לעשות זאת באמצעים "ביתיים" או פשוטים (הכוונה היא לאמצעים שלא צריך מעבדה או ציוד יקר בשבילם)? כל מה שניתן לקנות בחנות לממכר מוצרי חשמל עדייין נחשב פשוט. האם יש דרך ליצור חשמל סטאטי ע"י חיכוך שני חומרים שאינם צמר ולטקס או בלון, ליצירת חשמל סטאטי חזק יותר, כזה שימשוך אליו עצמים בעלי מטען ניאטראלי בצורה חזקה יותר מהבלון?
אחת הדרכים המקובלות לייצר חשמל סטטי היא באמצעות מתקן שנקרא גנרטור ואן דה גראף. באתר למטה יש הרבה איפורמציה רלוונטית, כולל איך לבנות מתקן כזה. אגב, מאיץ החלקיקים במכון וויצמן משתמש בגנרטור ואן דה גראף כמקור אנרגיה (המגדל הגבוה עם הביצה בראשו).
גנרטור ואן דה גראף
תשובה זו ניתנה על ידי גולש KOL Eran Agmon
[16622] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
ברצוני לדעת :
כוח העילוי הפועל על הבלון שווה למשקלו של אוויר שנפחו כנפח הבלון ושצפיפותו כמו האוויר שמסביב לבלון. לדוגמא: אם נפח הבלון הוא ארבעה מטרים מעוקבים, הכוח שיפעל עליו כלפי מעלה הוא כמו של משקל אוויר שנפחו ארבעה מטרים מעוקבים ושצפיפותו כצפיפות האוויר שמסביבו. זהו חוק פיסיקלי עתיק (חוק ארכימדס) הוא נכון לא רק לגבי בלון אלא לגבי כל גוף המצוי באוויר או בגז אחר.
ארכימדס ניסח את החוק היסודי של ההידרוסטטיקה, הקובע שעל גוף הטובל בנוזל פועל "כוח עילוי" השווה למשקל הנוזל שהגוף דוחה. כמות המים שהגוף דוחה שווה לנפחו ומאפשרת לחשב את המסה הסגולית שלו.
מדוע משקלו של בלון הליום קטן מכוח העילוי הפועל עליו?
ההסבר קשור בהבדלי המשקל הסגולי. המשקל הכולל של ההליום בבלון קטן ממשקל אוויר באותו הנפח של הבלון. במצב זה, כוח העילוי הפועל על הבלון בהליום, גדול ממשקל הבלון ולכן הבלון עולה למעלה. המסקנה: רק בלון הממולא בגז שמשקלו הסגולי קטן מזה של האוויר הסובב אותו, יכול לעלות למעלה ולרחף.
הבלונים העשויים מגומי קשיח מונעים את דליפת הגז.
כוח העילוי בכדור פורח
עקרון ההפעלה של כדור פורח
עלי כותרת - רכישת בלוני הליום
ענק הבלונים
חוק ארכימדס
כוחות הפועלים על גופים הנעים באוויר
כוח העילוי
התשובה ניתנה על ידי ציפי חיים מצוות מידעני KOL
[16328] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
למה כדור הארץ מסתובב ?
כדוה"א סובב סביב צירו וסובב סביב השמש. שתי התנועות הסבוביות האלו הן תוצאה של האנרגיה הקינטית שהוקנתה לכדוה"א בתהליך היווצרותו (כנראה כגוש שניתק מהשמש לפני כ-4 מיליארד שנה) מחד וכוחות המשיכה של השמש מאידך.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL מר ישראל דויטש
כל מערכת השמש נבעה מגז שהתכנס בתוך עצמו, עקב הכבודה העצמית שלו. תוך כדי התזוזה היה חיב להישמר התנע הזוויתי של המערכת, וכך כל הרכיבים החלו לנוע במהיורת סביב צירם.
הכוחות אשר פועלים על כדור הארץ המוצק מהאטמוספרה הם, הפרשי הלחצים משני צידיו של רכס הרים אשר למעשה "דוחפים" אותו מעט, או רוחות הקרובות לפני השטח אשר סוחפות את הקרקע או האוקינוסים שמתחתיהן. בעת שמועברת אנרגיה מן האטמוספרה אל פני כדור הארץ. האטמוספרה מואצת ואילו כדור הארץ מואט משום שהתנע הזוויתי הכולל של המערכת צריך להישמר קבוע.
מערכת השמש נוצרה מגוף ענק אחד, ענן של גז ואבק שהתחיל בהשפעת כוח המשיכה, להתקבץ לפני כחמשת מיליארדי שנים. תחילה הענן כמעט לא הסתובב סביב עצמו, אך עם ההתקבצות (לפי חוק שימור של התנע הזוויתי) מהירות סיבובו הלכה וגברה. אגב, גם הרקדנים ומחליקי על הקרח מנצלים את החוק הזה כדי להגביר את מהירות הסיבוב סביב עצמם.
התכווצות הענן העניקה לו סיבוב, ותוך שימור התנע הזוויתי מחייב שמהירות זו תגדל ככל שהענן מתכווץ יותר. כך קיבל הענן צורה של דיסקה שטוחה סביב אם הכוכב שהיה עתיד להפוך לשמש. בתנועה מהירה זו התנגשו גרגרי אבק והגז אלה באלה, נצמדו והחלו לגדול וכוח כבידתם משך חומר. כך נוצרו גושי החומר שהתלכדותם הולידה את כוכבי הלכת.
כוח קרליוס
כדור הארץ
כוח צנטריפילי וצנטריפוגי
כדור הארץ במסלולו
התשובה ניתנה על ידי ציפי חיים מצוות מידעני KOL
[16323] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
אני זקוק לטבלת המרה של מידות אור-קרינה ; מ"לוקסים" ל"מיקרואיינשטיין" ולהפך. אנו חייבים למדוד קרינה בחממות ובבתי רשת לגידול פלפלים ועגבניות. בספרות החקלאית המידות הן במיקרואינשטיין ואילו מדי האור שיש ברשותנו מבצעים המדידה בלוקסים LUX.
מיקרואיינשטיין הינה מידה קוונטית של קרינה, כלומר מודדת מיקרו מולים של פוטונים הנפלטים ממקור אור. לוקס, לעומת זאת הינה מידה סובייקטיבית לעין האנושית (משווה בין עוצמת אור שאנו רואים מנורה מסויימת לעוצמת אור של נר). מאחר והעין האנושית אינה מסוגלת לתפוס את כל כמות הפוטונים שכן הם נפלטים במגוון אורכי גל, אין התאמה פשוטה בין שתי סוגי היחידות. המעבר בין שני היחידות תלוי מאד בסוג האור בו אתה משתמש.
להלן מובאת טבלה של יחסים בסוגי תאורה נפוצים.
סוג אור מיקרואינשטיין לוקס
אור שמש 1 0.0185
נורת סודיום בלחץ גבוה 1 0.0135
נורות פלורוסנט (אור קר לבן) 1 0.0122
נורות מטאל הליד 1 0.0141
נורות כספית 1 0.0143
על מנת לעבור מלוקס למיקרואינשטיין יש להכפיל את הגודל בלוקסים במקדם הנתון בטבלה.
אם תרצה לספק את סוג התאורה הספציפי אשר ברשותך, אוכל לספק טבלה מדוייקת לסוג אור זה.
התשובה ניתנה על ידי מומחה KOL מר יובל גמרניק
[16159] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
איך מדדו את מהירות האור במדויק ומצאו שהיא שווה ל-299.792 אלף ועוד קצת ק"מ לשנייה? למה אי אפשר להגיע למהירות האור? למה אי אפשר לעבור את מהירות הפוטונים ודווקא הם כן יכולים לפתח מהירות כזאת?
מהירות האור היא המהירות שבה מתקדמת קרינה אלקטרומגנטית, חלק קטן מהספקטרום האלקטרומגנטי מזוהה בעיני בני אדם כאור.
מדידת מהירות האור נעשתה ע"י לאון פוקו (FOUCAULT)באמצעות מראה מסתובבת. הוא שיגר את קרן האור כשהמראה הייתה ישרה לחלוטין, ועד שקרן האור השלימה את המסלול שלה המראה הספיקה להסתובב והאור הוחזר ממנה בזווית. פוקו מדד את הזווית הזו, וב-1926 (אחרי חמישים שנה של מדידות ברמת דיוק הולכת וגוברת הוא קבע שמהירות האור היא 299,796 קילומטר לשניה.
ב-1958 פיסיקאי אנגלי בשם דווי פורום (FROOME), השתמש במכשיר בשם אינטרפרומטר כדי למדוד הפרעות פנימיות בין גלי אור שנעו במסלולים באורך שונה. לפי דפוסי ההפרעות הוא הצליח למדוד את מהירות האור בדיוק : 299,792.5 .
האור מגיע למהירות המקסימלית האפשרית משום שאין לו מסה. כל גוף בעל מסה לא יכול להגיע למהירות האור, אלא רק לשאוף אליה.
על פי תורת היחסיות של אינשטיין זהו הגבול העליון למהירות אליה מסוגלים חלקיק, גוף או מידע להגיע, במרחק של ריק (ואקום) ומשמשת כקבוע, בעוד הזמן והמרחב יחסיים. גוף בעל מסת מנוחה יכול רק להתקרב למהירות זו, בעוד שגוף חסר מסת מנוחה (כמו הפוטון) חייב לנוע בריק במהירות זו. כל הגופים לא יכולים לעבור את מהירות האור.
אנציקלופדיה - ויקפדיה-הסבר מונחים הקשורים למהירות האור
אסטרופדיה -האנציקלופדיה לאסטרונומיה
מאמר בנושא מהירות האור
התשובה ניתנה על ידי ציפי חיים מצוות מידעני KOL
[15955] שלח לחבר:
הדפס:
הוסף תגובה:
