Τοπίο στη Φυσική

Πολλές φορές μας ρωτούν: “Ξέρω ένα μέρος” ή “Είδα στην τηλεόραση ένα μέρος όπου τα αντικείμενα κυλούν προς την ανηφόρα. Πώς γίνεται αυτό; Λένε ότι εκεί υπάρχουν ισχυρά μαγνητικά πεδία. Μπορεί να συμβαίνει κάτι τέτοιο;”

Λοιπόν αυτή είναι μια εξαιρετικά κοινή ψευδαίσθηση που τη συναντά κανείς σε πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο. Πρόκειται συνήθως για ένα τμήμα δρόμου σε μια λοφώδη περιοχή, όπου το επίπεδο του ορίζοντα είναι δυσδιάκριτο. Αντικείμενα, όπως τα δέντρα και οι τοίχοι, που παρέχουν συνήθως οπτικές ενδείξεις για την πραγματική κάθετη, μπορεί να κλίνουν ελαφρώς. Αυτό δημιουργεί οπτική ψευδαίσθηση κάνοντας μια μικρή κατάβαση να φαίνεται σαν ανηφόρα. Έτσι τα αντικείμενα εμφανίζονται ότι κυλούν προς την ανηφόρα. Μερικές φορές ακόμη και τα ποτάμια φαίνονται να ρέουν κόντρα στη βαρύτητα.

Σημεία, όπου η ψευδαίσθηση είναι ιδιαίτερα ισχυρή, συχνά γίνονται τουριστικά αξιοθέατα. Στους ξεναγούς αρέσει να ισχυρίζονται ότι το φαινόμενο είναι ένα μυστήριο ή ότι οφείλεται σε μαγνητικές ή βαρυτικές ανωμαλίες ή ακόμα ότι είναι ένα παραφυσικό φαινόμενο που η επιστήμη δεν μπορεί να εξηγήσει. Αυτό βεβαίως δεν είναι αλήθεια. Φυσικές ανωμαλίες μπορούν να ανιχνευθούν μόνο με ευαίσθητους εξοπλισμούς, οι οποίοι στην προκειμένη περίπτωση δεν μπορούν να δώσουν εξήγηση. Η επιστήμη όμως, μπορεί να εξηγήσει εύκολα τις οπτικές ψευδαισθήσεις.
(περισσότερα…)

• Του Lewis Epstein
• Απο το βιβλίο “Εικόνες της Σχετικότητας”  εκδόσεις Κάτοπτρο.

Μια μικρή και εκλαϊκευμένη εισαγωγή στον κόσμο της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας και στην έννοια του χωρόχρονου.

Ερώτηση:Γιατί δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε ταχύτερα από το φως;

Απάντηση::Επειδή δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε με μικρότερη ταχύτητα από αυτό.

Υπάρχει για όλα τα πράγματα μία μόνο ταχύτητα. Οτιδήποτε υπάρχει γύρω μας, κινείται πάντοτε με την ταχύτητα του φωτός. Θα αναριωτιέστε. Πώς γίνεται να κινείστε αφού κάθεστε αναπαυτικά στην πολυθρόνα σας; Η απάντηση είναι ότι κινείστε μέσα στο χρόνο.
Γι αυτό αντιλαμβανόμαστε τα χρονόμετρα που ταξιδεύουν μέσα στο χώρο να “δουλεύουν” πιο αργά. Επειδή κανονικά τα χρονόμετρα “τρέχουν” μέσα στο χρόνο και όχι μέσα στο χώρο. Αν τα αναγκάσουμε να κινηθούν μέσα στο χώρο, θα το κάνουν δαπανώντας ένα μέρος της ταχύτητας που χρησιμοποιούν να ταξιδέουν μέσα στο χρόνο. Όσο μάλιστα ταχύτερα ταξιδεύουν μέσα στο χώρο τόσο πιο αργά ταξιδεύουν μέσα στο χρόνο. Είναι επίσης δυνατόν να τα αναγκάσουμε να δαπανήσουν ολόκληρη την ταχύτητα που χρησιμοποιούν, για να ταξιδεύουν μόνο μέσα στο χώρο. Τότε όμως θα ταξιδεύουν μόνο μέσα στο χώρο και καθόλου μέσα στο χρόνο (αφού δε θα τους έχει απομείνει άλλη ταχύτητα).Θα ‘χουν σταματήσει να χρονομετρούν, επομένως θα ‘χουν σταματήσει να “γερνούν”.
Όλα αυτά μπορεί να παρασταθούν με ένα διάγραμμα, το οποίο στην ουσία είναι το “κοσμικό ταχύμετρο”. Τίποτα δεν μπορεί να μεταβάλλει την “ολική” ταχύτητα ενός σώματος. Μόνο η διεύθυνση της κίνησής του, μέσα στο χωρόχρονο, μπορεί να μεταβληθεί.

Εικ. 1. Το θέμα είναι ένα: ότι πάντα κινείστε, και μάλιστα με σταθερή ταχύτητα. Ακόμη κι όταν μένετε ακίνητοι.Σ’ αυτή την περίπτωση ταξιδεύετε μέσα στο χρόνο, από το Ο στο Α. Όταν η ταχύτητά σας έχει τέτοια κατεύθυνση που σας μεταφέρει μέσα στο χώρο, π.χ. από το Ο στο Κ ή στο Λ, τότε μειώνεται η συνιστώσα που απομένει για να σας μεταφέρει μέσα στο χρόνο. Στην περίπτωση που η ταχύτητα δαπανιέται εξ ολοκλήρου για να σας μεταφέρει μέσα στο χώρο (με την ταχύτητα του φωτός), δεν απομένει καθόλου ταχύτητα για να σας μεταφέρει μέσα στο χρόνο, και κινείστε από το Ο στο Γ. Επειδή η ταχύτητά σας μέσα στο χωρόχρονο είναι σταθερή, τα τμήματα ΟΑ, ΟΚ, ΟΛ και ΟΓ έχουν ίσα μήκη και τα σημεία Α,Κ,Λ και Γ βρίσκονται πάνω σε ένα ημικύκλιο γύρω από το Ο. Αν μπορούσατε να ταξιδέψετε πίσω στο χρόνο, το ημικύκλιο θα γινόταν πλήρης κύκλος.

Σε κατάσταση ηρεμίας το σώμα θεωρείται ότι ταξιδεύει μέσα στο χρόνο και το διάνυσμα της ταχύτητάς του βρίσκεται πάνω στον άξονα του χρόνου και κατευθύνεται από το Ο προς το Α. Όταν όμως κινείται προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά, το διάνυσμα της ταχύτητάς του κλίνει προς τα δεξιά, π.χ. προς το Κ ή προς τα αριστερά, προς το Λ αντίστοιχα. Στην ακραία περίπτωση, όταν η κίνηση γίνεται εξ ολόκληρου στο χώρο και καθόλου στο χρόνο, τότε το διάνυσμα κατευθύνεται από το Ο προς το Γ.
(περισσότερα…)

1. Παρατηρήστε τα δύο στερεά σώματα Α και Β. Μπορείτε αμέσως να πείτε ποιο από τα δύο έχει:
   1. Μεγαλύτερο όγκο;
   2. Μεγαλύτερη μάζα;
      

      Άσκηση 1

   Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.

2. Το υλικό του στερεού Α είναι από σίδηρο, ενώ του Β από ξύλο. Μπορείτε να απαντήσετε αμέσως ποιο από τα δύο έχει:
   1. Μεγαλύτερο όγκο;
   2. Μεγαλύτερη μάζα;
      

      Άσκηση 2

   Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.

3. Τα στερεά Α και Β είναι κατασκευασμένα από ξύλο. Ποιο από τα δύο έχει:
   1. Μεγαλύτερο όγκο;
   2. Μεγαλύτερη μάζα;
   3. Μεγαλύτερη πυκνότητα;
      

      Άσκηση 3

   Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.

4. Ποιες από τις προτάσεις που ακολουθούν συμπληρώνουν σωστά τη φράση: Η πυκνότητα ενός σώματος
   1. μας πληροφορεί πόσο πυκνά δομημένη είναι η ύλη του σώματος αυτού.
   2. υπολογίζεται από το πηλίκο της μάζας του σώματος προς τον όγκο του,
   3. είναι ιδιότητα του υλικού από το οποίο αποτελείται το σώμα.
   4. δεν εξαρτάται ούτε από τη μάζα ούτε από τον όγκο του σώματος.

   (περισσότερα…)

1. Περιγράψτε τι συμβαίνει με την εξάτμιση, την υγροποίηση και τη συμπύκνωση στον Κύκλο του Νερού.
   

   Άσκηση 1

2. Καθώς το νερό συνεχώς κάνει τον κύκλο του (“κύκλος του νερού”), η συνολική ποσότητα του νερού στον πλανήτη μας, όσο περνούν τα χρόνια και οι αιώνες
   1. μειώνεται.
   2. αυξάνει.
   3. παραμένει η ίδια.
   4. άλλοτε αυξάνεται και μειώνεται.
3. Από πού πιστεύετε ότι αντλείται η ενέργεια για να πραγματοποιείται ο “κύκλος του νερού”;
4. Αφού συνεχώς και αδιάλειπτα επαναλαμβάνεται ο κύκλος του νερού, γιατί πολλές περιοχές αντιμετωπίζουν λειψυδρία;
5. Επιλέξτε την πρόταση που συμπληρώνει σωστά την παρακάτω φράση. Η εξάτμιση και ο βρασμός του νερού
   1. καταλήγουν σε δύο διαφορετικές φυσικές καταστάσεις.
   2. είναι δύο διαδικασίες με τις οποίες το νερό μετατρέπεται από στερεό σε υγρό.
   3. διαφέρουν στο ότι, στην εξάτμηση το νερό μετατρέπεται σε αέριο από την επιφάνειά του ενώ στο βρασμό από όλη τη μάζα του.
   4. είναι δύο φαινόμενα που αλλάζουν τη σύσταση του νερού.
6. Τα δύο δοχεία Α και Β περιέχουν ίσες ποσότητες νερού, αλλά το Β είναι πιο ρηχό από το Α. Σε ποιο από τα δύο η εξάτμηση του νερού θα γίνει γρηγορότερα; Γιατί;
   

   Άσκηση 6

7. Το νερό του δοχείου Α της προηγούμενης άσκησης θέλουμε να το εξατμίσουμε (προσέξτε, να το εξατμίσουμε, όχι να το βράσουμε) πιο γρήγορα. Προτείνετε έναν τρόπο.
   (περισσότερα…)

1. Ποια ή ποιο από τα παρακάτω φυσικά μεγέθη είναι μορφές ή μορφή ενέργειας;
   1. Ταχύτητα
   2. Δύναμη
   3. Θερμότητα
   4. Θερμοκρασία
2. Αδειάζουμε το ζεστό καφέ από το μπρίκι στο φλιτζάνι. Τότε:
   1. Μεταφέρεται θερμοκρασία από τον καφέ στο φλιτζάνι.
   2. Μεταφέρεται θερμότητα από τον καφέ στο φλιτζάνι.
   3. Μεταφέρεται στο φλιτζάνι και θερμοκρασία και θερμότητα.
   4. Έχουμε μεταφορά ενέργειας από τον καφέ στο φλιτζάνι.

   Ποιες από τις παραπάνω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;

3. Για να υπάρξει θερμότητα πρέπει:
   1. Να υπάρχει θερμική ισορροπία.
   2. Να υπάρχει ένα θερμό και ένα ψυχρό σώμα και να μεταφέρεται ενέργεια από το θερμό προς το ψυχρό.
   3. Να βρίσκεται ένα σώμα σε υψηλή θερμοκρασία.
   4. Να υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας.

   Επιλέξτε ποιες από τις παραπάνω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος.

4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;
   1. Η θερμότητα είναι μία μορφή ενέργειας.
   2. Η θερμική ισορροπία υπάρχει όταν δύο σώματα που ανταλλάσσουν θερμότητα μειώνουν τη θερμοκρασία τους.
   3. Όταν αφαιρείται θερμότητα από ένα σώμα η θερμοκρασία του σώματος μειώνεται.
   4. Η θερμοκρασία και η θερμότητα μετριούνται σε ⁰C.
5. Ένα δοχείο με νερό 70⁰C τοποθετείται μέσα σε λεκάνη με νερό 20⁰C. Ποια από τις παρακάτω μπορεί να είναι η θερμοκρασία θερμικής ισορροπίας;
   1. 10⁰C
   2. 20⁰C
   3. 40⁰C
   4. 70⁰C
      

      Άσκηση 5

6. Πιάνουμε με το ζεστό χέρι μας το μεταλλικό πόμολο της πόρτας. Τι από τα παρακάτω συμβαίνει;
   1. Από το χέρι μας μεταφέρεται θερμότητα προς το πόμολο.
   2. Μεταφέρεται ψύχος από το πόμολο στο χέρι μας.
   3. Δεν υπάρχει μεταφορά θερμότητας, αλλά έχουμε μεταφορά θερμοκρασίας.
   4. Το χέρι μας θερμαίνεται και το πόμολο ψύχεται.

   (περισσότερα…)

1. Γιατί χρειάζεται να μετράμε με ακρίβεια τη θερμοκρασία; Γράψτε τρεις λόγους.
2. Τι ακρίβεια μας δίνει το ψηφιακό θερμόμετρο της εικόνας; Ένα κοινό θερμόμετρο υδραργύρου τι ακρίβεια μας παρέχει;
   

   Άσκηση 2

3. Γιατί πιστεύετε ότι τα ψηφιακά χρονόμετρα μετρούν με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι τα ψηφιακά θερμόμετρα;
4. Δύο θεατές μπαίνουν σε εναν κινηματογράφο. Ο ένας αποφαίνεται ότι η αίθουσα είναι ζεστή και ο άλλος ότι είναι κρύα. Ποιος έχει δίκιο;
   1. Κανείς από τους δύο, γιατί δεν μπορούμε να καταλαβαίνουμε πόσο θερμό ή πόσο ψυχρό είναι το περιβάλλον, αν δεν χρησιμοποιήσουμε θερμόμετρο.
   2. Και οι δύο, γιατί το συμπέρασμά τους επηρεάζεται από το πού βρίσκονταν πριν μπουν στην αίθουσα.
   3. Δίκιο έχει αυτός που ισχυρίζεται ότι η αίθουσα είναι ζεστή, γιατί το αίσθημα της ζέστης είναι ισχυρότερο από το αίσθημα του ψύχους.
   4. Δίκιο έχει αυτός που ισχυρίζεται ότι η αίθουσα είναι κρύα, γιατί ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται πιο εύκολα τις χαμηλές από τις υψηλές θερμοκρασίες.

   Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

5. Για τη βαθμονόμηση ενός θερμόμετρου βασιζόμαστε στην  τήξη του πάγου και στο βρασμό του νερού. Γιατί, για τη βαθμονόμηση
   1. χρησιμοποιούμε νερό και όχι άλλο υγρό;
   2. επιλέγουμε τα φαινόμενα της τήξης και του βρασμού;
6. Στην κλίμακα θερμοκρασιών Κελσίου (⁰C) πώς καθορίζεται το 0⁰C και πώς το 100⁰C;
7. Με κλικ εδώ να πάρετε και να τυπώσετε μία ταινία χαρτιού, όπου έχουν σημειωθεί οι ενδείξεις 0⁰C και 100⁰C. Κατόπιν, με ακριβείς μετρήσεις, να σημειώσετε πάνω στην ταινία τους βαθμούς ανά 10⁰C, (δηλ. 10,20 ,,,90). Τέλος να σημειώσετε με γραμμές όλους τους βαθμούς Κελσίου από τους 0⁰C έως τους 20⁰C.
   (περισσότερα…)

Από το World Science Festival

Οι μαθητές μας γνωρίζουν τον Τέσλα από την ομώνυμη μονάδα έντασης του μαγνητικού πεδίου. Όμως ο σερβικής καταγωγής Αμερικανός Νίκολα Τέσλα παραμένει ένας από τους κορυφαίους επιστήμονες του 19ου και 20ου αιώνα που ασχολήθηκε ιδιαίτερα με τον ηλεκτρομαγνητισμό. 158 χρόνια μετά τη γέννησή του και 71 χρόνια μετά το θάνατό του οι οραματισμοί του Τέσλα για την επιστήμη και την τεχνολογία εξακολουθούν να μας εντυπωσιάζουν και να τον καθιστούν εξαιρετικά επίκαιρο. Ιδού ένα ενδιαφέρον άρθρο του επιστημονικού site World Science festival.

Μια δημόσια επίδειξη του Νίκολα Τέσλα στο εργαστήριό του στο Colorado Springs το Δεκέμβρη 1899 – γεγονός που υποδηλώνει ότι ήταν ευτυχής να παίζει με την προσωπική του μυθοπλασία.

Μια κινούμενη μάζα αντιστέκεται σε κάθε αλλαγή κατεύθυνσης. Ο εφευρέτης ΝίκολαΤέσλα είπε κάποτε: “Με τον ίδιο τρόπο, ο κόσμος αντιτίθεται σε μια νέα ιδέα.”

Ωστόσο, τελικά οι καλές νέες ιδέες έχουν την τάση να κερδίζουν παρά την αντίσταση που συναντούν. Ο Τέσλα ήταν ένας οραματιστής της εποχής του – αν και πολλά από τα μεγάλα όνειρά του για την αξιοποίηση των δυνάμεων της φύσης έπρεπε να αναβληθούν π για μετά το θάνατό του το 1943. Αυτές τις μέρες (10 Ιουλίου) θα ήταν τα 158ά γενέθλιά του και με την ευκαιρία θα θέλαμε να αφιερώσουμε κάποιο χρόνο για να εξετάσουμε μερικά από τα μεγαλεπήβολα οράματα του Τέσλα, μερικά από τις οποία έχουν γίνει πραγματικότητα, και άλλα-ευτυχώς-δεν έχουν ακόμη υλοποιηθεί.

Όραμα του Τέσλα: Εναλλασσόμενο ρεύμα για όλους

Ο “πόλεμος των ρευμάτων» μεταξύ του μοντέλου του Τέσλα για τη μετάδοση του ηλεκτρικού ρεύματος με εναλλασσόμενο και του Τόμας Έντισον με συνεχές ρεύμα, προχώρησε πολύ πιο άσχημα από τις περισσότερες επιστημονικές διαφωνίες. Ο Έντισον σύγκρινε το συνεχές ρεύμα – όπου η ηλεκτρική ενέργεια ρέει πάντα προς την ίδια κατεύθυνση – με ένα ειρηνικό ποτάμι, αλλά επέκρινε το εναλλασσόμενο – όπου το ρεύμα αντιστρέφει την κατεύθυνσή του κάπου 50 έως 60 φορές ανά δευτερόλεπτο – συγκρίνοντάς το με έναν ορμητικό χείμαρρο. Ο Έντισον μάλιστα προκάλεσε ηλεκτροπληξία σε ζώα, με πιο γνωστή αυτή του ελέφαντα Topsy από το τσίρκο Coney Island, για να αποδείξει πόσο επικίνδυνο ήταν το εναλλασσόμενο ρεύμα.
(περισσότερα…)