Κατηγορία: Ειδικά Θέματα

Διάθλαση: Αντιστροφή των βελών

Αυτό είναι ένα πείραμα που ο καθένας μπορεί να το κάνει, πολύ εύκολα στο σπίτι του. Εκπληκτικό; Amazing?. Τίποτα από όλα αυτά. Απλοί νόμοι της Φυσικής.

Το ποτήρι με το νερό μετατρέπεται σε συγκλίνοντα φακό και οι ακτίνες του φωτός που περνούν από μέσα και φτάνουν στο μάτι μας ακολουθούν την πορεία που φαίνεται στην εικόνα, υπακούοντας στους νόμους της διάθλασης. Κατά την είσοδο της ακτίνας στο νερό η γωνία διάθλασης δ είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης π, αφού το φως μπαίνει σε οπτικά πυκνότερο μέσο και κατά την έξοδο από το ποτήρι η γωνία διάθλασης δ΄ γίνεται μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης π΄, λόγω της αντίστροφης πορείας, δηλαδή από οπτικά πυκνότερο (νερό) πηγαίνει δε οπτικά αραιότερο (αέρας).

Το διάγραμμα εμφανίζει το ποτήρι με το νερό και τα βέλη, όπως τα βλέπουμε από ψηλά (κάτοψη)

Αυτό έχει ως συνέπεια οι δύο ακτίνες – αυτή που προέρχεται από το Α και αυτή από το Β – να διέρχονται από το σημείο Ε, που είναι η κύρια εστία του συγκλίνοντα φακού που δημιουργείται από το νερό στο ποτήρι. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, δεξιά του Ε υπάρχει αντιστροφή του βέλους, ενώ αριστερά το βέλος διατηρεί την αρχική του κατεύθυνση.

Εννοείται ότι η συνεισφορά του γυαλιού του ποτηριού στη διάθλαση των ακτίνων είναι αμελητέα.

Μπορείτε να παίξετε με τις αποστάσεις του ποτηριού από το αρχικό βέλος ή της δικής σας θέσης ως παρατηρητή.

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

img_1494

Το Παράδοξο των Διδύμων

Το Παράδοξο των Διδύμων είναι ένα θέμα το οποίο μπορεί να εισαγάγει έναν ενδιαφερόμενο με σχετικά λίγες γνώσεις Φυσικής στις αρχές της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας και να του κεντρίσει το ενδιαφέρον για τη γενική θεωρία της σχετικότητας, γιατί η επίλυση του προβλήματος περνάει και από μερικές εισαγωγικές έννοιες και αρχές της. Μια αρκετά κατανοητή ανάλυση παρουσιάζουμε εδώ, του Νορβηγού φυσικού του Πανεπιστημίου του Όσλο Øyvind Grøn, με μερικές δικές μου επεξηγήσεις για την καλύτερη κατανόηση από τους μη μυημένους.

Το πρόβλημα

Δύο δίδυμοι Α και Β συναντιούνται σε ένα μέρος. Κατόπιν απομακρύνεται ο ένας από τον άλλο και ξανασυναντιούνται αργότερα στο ίδιο μέρος. Ο δίδυμος Α θεωρεί ότι βρίσκεται σε ακινησία και προβλέπει ότι αδελφός του, όταν ξανασυναντηθούν, θα είναι νεότερος απ’ αυτόν λόγω της διαστολής του χρόνου που προβλέπει η σχετικότητα. Αλλά σύμφωνα με την αρχή της σχετικότητας, ο Β θεωρεί τον εαυτό του σε ακινησία ενώ ταξιδεύει ο Α, οπότε, όταν ξανασυναντηθούν, ο Α θα είναι νεότερος από τον Β. Αυτές ακριβώς οι αντικρουόμενες προβλέψεις είναι το Παράδοξο την Διδύμων.

Τα κεκλιμένα επίπεδα του Γαλιλαίου

  • Από το βιβλίο  “Οι Εννοιες της Φυσικής”
  • Του Paul Hewitt
Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι η κίνηση συναντά πάντα αντίσταση από κάποιο μέσο, όπως ο αέρας ή το νερό. Για τον Αριστοτέλη το κενό είναι κάτι αδύνατον και επομένως δεν ασχολήθηκε με την κίνηση που γίνεται απουσία αλληλεπίδρασης με κάποιο μέσο. Αυτός είναι ο λόγος που θεωρούσε, ως βασική αρχή για τη διατήρηση της κίνησης, κάποια έλξη ή ώθηση.
 
Ο Γαλιλαίος αρνήθηκε ακριβώς αυτή την αρχή, ισχυριζόμενος ότι αν δεν υπάρχει καμία επέμβαση στο κινούμενο σώμα, θα συνεχίσει να κινείται για πάντα σε ευθεία γραμμή χωρίς να απαιτείται καμία ώθηση ή έλξη η οποιουδήποτε είδους δύναμη.
 
Ο Γαλιλαίος έλεγξε αυτή την υπόθεση εκτελώντας πειράματα με διάφορα αντικείμενα κινούμενα σε κεκλιμένα επίπεδα. Παρατηρούσε ότι σφαίρες που κυλούσαν προς τα κάτω σε ένα κεκλιμένο επίπεδο κέρδιζαν ταχύτητα ενώ όσες κυλούσαν προς τα πάνω έχαναν ταχύτητα. Συμπέρανε λοιπόν ότι οι σφαίρες που κυλούν σε οριζόντιο επίπεδο ούτε επιταχύνονται ούτε επιβραδύνονται. Στην πράξη βέβαια μια σφαίρα που κυλά σε οριζόντιο επίπεδο επιβραδύνεται (χάνει ταχύτητα) και τελικά σταματά, όμως αυτό δε συμβαίνει εξ αιτίας της “φύσης” της, αλλά εξ αιτίας της τριβής, η οποία διέφευγε ως έννοια από τον Αριστοτέλη.