![]() | |
![]() |
![]() ![]() |
Politica de confidentialitate |
|
![]() | |
• domnisoara hus • legume • istoria unui galban • metanol • recapitulare • profitul • caract • comentariu liric • radiolocatia • praslea cel voinic si merele da aur | |
![]() |
![]() |
||||||
Lumina, sintezele lui Newton | ||||||
![]() |
||||||
|
||||||
Lumina (si toate celelalte forme de radiatie electromagnetica) calatoresc in
vid cu o viteza de circa 300.000 km/s, iar in aer ceva mai incet.
Viteza luminii in vid reprezinta o constanta universala, notata cu c , si,
conform teoriei relativitatii, nimic nu poate fi mai rapid. Intr-o secunda
o raza de lumina ar putea inconjura de peste 7 ori Pamantul pe la
Ecuator, pe cand calatoria ei de la Soare la Pamant, pe o distanta
de circa 150.000.000 km, dureaza cam 8 minute. t4s19sy Viteza luminii in vid este la ora actuala determinata precis la valoarea de 299.792.458 m s-1 . Aceasta valoare este folosita la aflarea unor distante lungi prin masurarea timpului necesar unui puls de lumina sa ajunga intr-un loc si sa se intoarca. Reprezinta de asemenea baza anului lumina (distanta parcursa de lumina intr-un an), o unitate folosita la masurarea unor distante astronomice foarte mari. La o scara mai redusa, valoarea vitezei luminii permite o determinare foarte precisa a distantelor iar metrul este definit la ora actuala ca lungimea drumului parcurs de lumina intr-o fractiune de 1/299.792.458 dintr-o secunda. Sfarsitul Teoriei Corpusculare Viteza luminii in aer si apa a fost pentru prima data masurata la mijlocul secolului XIX de catre fizicienii francezi Jean Foucault si Armand Fizeau. Acest lucru a dus la o respingere a teoriei corpusculare a luminii propusa de Isaac Newton. Newton sugerase ca un corp luminos emite un curent de particule care calatoresc in linie dreapta prin eter (un mediu despre care se credea la acea vreme ca ocupa intregul spatiu). Dar faptul ca lumina se deplasa mai incet in apa nu putea fi explicat decat prin teoria ondulatorie a luminii si nu prin cea stabilita de Newton. Metoda lui Römer Primele masuratori reusite ale vitezei luminii au fost de natura astronomica. In 1676 astronomul danez Ole (sau Olaus) Christensen Römer (1644-1710) a observat o intarziere a eclipsei unei luni a lui Jupiter cand aceasta era vazuta de pe partea indepartata a orbitei pamantului in comparatie cu observarea ei de pe partea apropiata. Presupunand ca intarzierea reprezenta timpul in care lumina parcurgea orbita pamantului si cunoscand cu aproximatie dimensiunea orbitei din unele observatii precedente, el a facut raportul distanta-timp pentru a estima viteza si a ajunge la rezultatul de 286.000 km×s-1, cu o eroare de circa 5% din valoarea cunoscuta in zilele noastre. Fizicianul englez James Bradley a realizat o masuratoare mai buna in anul 1729. Bradley a descoperit ca era nevoie sa modifice permanent inclinatia telescopului sau pentru a putea capta lumina stelelor pe masura ce pamantul se rotea in jurul soarelui. A ajuns astfel la concluzia ca miscarea pamantului deplasa telescopul in lateral fata de lumina care cobora asupra acestuia. Unghiul de inclinatie, numit aberatie stelara, este aproximativ egal cu raportul dintre viteza orbitala a pamantului si viteza luminii. (Aceasta reprezinta si una dintre metodele prin care oamenii de stiinta au aflat ca pamantul se misca in jurul soarelui si nu vice versa.) Prima teleportare Cercetatorii condusi de Anton Zeilinger, de la universitate din Innsbruck, Austria, au teleportat un foton (o particula de lumina). Proprietatile fizice ale fotonului au fost transferate instantaneu unui alt foton, fara vreo legatura sau comunicare cu primul. Experimentul necesita 3 fotoni -; originalul si o pereche de fotoni “inlantuiti”, ale caror proprietati cuantice (sau spini) sunt complementare. Cand se masoara spinul fotonului original si cel al unuia dintre ceilalti doi, al treilea capata acelasi spin ca primul. Interesul populatiei pentru principiul teleportarii a fost suscitat pentru prima oara in anii ’60 de serialul SF de televiziune Star Trek. • Sintezele lui Newton Newton a schimbat toate acestea.La inceput, el a demostrat ca miscarea obiectelor pe Pamant poate fi descrisa de cele trei noi Legi ale miscarii. Newton a aratat ca cele trei Legi ale miscarii planetelor ale lui Kepler nu erau altceva decat cazuri particulare ale propriilor sale legi (se presupunea ca intre toate corpurile din Univers care poseda masa exista forte de atractie gravitationala). De fapt, Newton a mers chiar mai departe: el a aratat ca Legile miscarilor planetelor ale lui Kepler erau numai aproximativ corecte, si a facut corecturile cantitative care cu observatii detaliate s-au demonstrat a fi valabile. Atractia universala. Camp gravitational. In urma observatiilor astronomice, J.Kepler a stabilit in anul 1916 legile care descriu miscarea planetelor in jurul Soarelui. Acestea, numite si legile lui Kepler, sunt urmatoarele: - planetele se misca pe elipse ce au Soarele situat intr-unul dintre focare; - raza vectoare a planetei descrie arii egale in intervale de timp egale. - patratele perioadelor de revolutie sunt direct proportionale cu cuburile semiaxelor mari, adica T2 = CR3 unde prin perioada de revolutie T se intelege timpul in care planeta descrie o elipsa completa. B P B ?r A B' r + ?r S Ms mp unde Ms este masa Soarelui, mp este masa planetei iar K este o constanta de
elasticitate. si daca presupunem ?t foarte mic (?t?0), rezulta Deoarece pentru ??r? foarte mic arcul AB coincide cu coarda ?AB?(in limita ?t?0), ?S=1/2mpL?t este tocmai aria suprafetei masurate de raza vectoare in intervalul de timp ?t. Deoarece L=constant, pentru orice interval de timp ?t putem scrie Se vede imediat din ultima relatie ca in unitatea de timp, indiferent de pozitia
instantanee a planetei pe traiectorie, raza vectoare a acesteia descrie o suprafata
de aceeasi marime, ?S/?t=L/2mp T2=CR3, deoarece, in miscarea circulara, distanta de la un punct oarecare de pe circumferinta
pana la centru este egala cu raza cercului. Cercul poate fi considerat ca un
caz particular de elipsa cu semiaxele egale intre ele si egale cu raza R a cercului. Daca tinem seama de dimensiunile Soarelui si planetelor, toata expunerea de mai sus ramane valabila, prin r intelegand insa vectorul ce uneste centrul Soarelui cu centrul planetei. Dupa cum se remarca , directia fortei de atractie trece intotdeauna prin centrul Soarelui. O astfel de forta, a carei directie trece printr-un punct fix, se numeste forta centrala. Pe linga atractia Soarelui, planeta noastra este supusa si atractiei din partea celorlalte planete din sistemul solar. Dintre toate acestea, cea mai importanta este insa forta de atractie FL din partea Lunii, care totusi de 127 de ori mai mica decat atractia solara ,mai exact FL = 1 = 0,0058 FS 127,415 Fortele de atractie Fs a Soarelui si FL a Lunii sunt dirijate respectiv dupa directiile ce unesc centrul Pamantului cu centrele celor doua corpuri ceresti, situate la distantele D si, respectiv, d. Forta totala care actioneaza asupra pamantului este MS mp m1 mp F = Fs + FL =K D + K d D3 d3 deci, in miscarea sa de revolutie, Pamantul are acceleratia a = F = K Ms D + K mL d mr D3 d3 Conform principiului al treilea al mecanicii, Pamantul actioneaza asupra Soarelui cu o forta (-Fs ) si asupra Lunii cu o forta (-FL ) .Aceste forte care au punctele de aplicatie in centrul Soarelui, si, respectiv in centrul Lunii, se comporta ca niste forte centrifuge. Newton a generalizat relatiile, considerand ca intre orice pereche de corpuri din univers se manifesta o forta de atractie de forma F = K m1m2 r212 unde m1 si m2 sunt masele celor doua corpuri, iar r12 este distanta ce separa
centrele lor. Constanta K se numeste constanta atractiei universale, fiind aceeasi
pentru toate perechiile de corpuri care se atrag.
Datorita valorii mici a lui K, forta de atractie dinre doua corpuri de pe suprafata Pamantului este mica, determinarea ei experimentala este dificila. Atractia Pamantului este insa importanta, datorita masei mari a acestuia. Forta cu care Pamantul atrage un corp determina in principal greutatea acelui corp. Pentru un corp de masa m, situat la suprafata Pamantului, neglijand efectele de rotatie diurne a Pamantului se poate scrie egalitatea mg0 = K mMr deci acceleratia gravitatiei g0 , la suprafata Pamantului, este g0 = K Mr Masurand pe g 0 , si stiind ca raza R a Pamantului este cam de 6400 km, putem obtine masa Mp a planetei noastre, = goR2 = 6. 1024 kg. Cand corpul de masa m se gaseste la altitudinea h de suprafata Pamantului, distanta de la corp la centrul Pamnantului este R+h, relatia devine mgh = K mMr unde g 0 reprezinta acceleratia gravitatiei la altitudinea h. gh = K Mp KMp R2 = g0 R2 Relatia de mai dus ne arata ca acceleratia gravitatiei scade cu altitudinea. aceasta inseamna ca greutatea unui corp nu este de fapt constanta, asa cum eram obisnuiti sa o consideram, ci variaza cu altitudinea. Totusi, pentru corpuri care cad pe Pamant de la o inaltime h, mult mai mica decat raza Pamantului R, putem considera pe gh constant in tot timpul caderii. Intr-adevar, termenul 1/1+h /R ? 1- h/R, pentru h/R ?? 1, deci 12 ? (1-h/R)2 ? 1- 2 h(1+ h/R)2 R unde am neglijat din nou termenul in h2/R2. Introducand ultima relatie obtinem gh = g 0 (1-2h/R). Folosind ultima formula, sa calculam acceleratia gravitatiei la inaltimea h=1 km, avind in vedere ca R ? 6400 km: g h = 1km = g0 (1-2/6400) = g 0 (1-1/3200). Daca neglijam pe 1/3200 fata de 1, nu facem o eroare prea mare, astfel ca putem
considera ca gh = 1 km ? g0 si deci acceleratia gravitatiei, ca si greutatea,
sunt practic constante in tot cursul caderii corpului de la altitudinea de 1
km. Daca h ? R, insa de acelasi ordin de marime, nu mai pot fi neglijati termenii
continand puteri superioare ale lui h/R, nu mai este valabila dezvoltarea. Mpm Dupa cum se observa din figura, vectorul r este dirijat de la C la M. Marimea
acestei forte nu depinde numai de masa mp a Pamantului ce creeaza campul gravific,
ci si de marimea a masei corpului ce se gaseste in camp. Vrem sa introducem
o marime care sa caracterizeze doar proprietatile campului gravific al Pamantului,
fara sa depinda de caracteristicile corpurilor ce se afla in acest camp. O astfel
de marime ne-ar permite sa comparam inte ele diferite campuri gravifice. Pentru
aceasta consideram actiunea diverselor campuri asupra aceleiasi mase, luata
drept masa etalon. Cu cat forta care actioneaza asupra masei etalon este mai
mare, cu atat campul respectiv este mai intens. Conventional s-a luat drept
masa etalon unitatea de masa, adica m=1kg in SI. Marimea = F = - K Mp r , m r3 se numeste intensitatea campului grafic al masei mp ; cu cat modulul acestui vector este mai mare, cu atat actiunea campului asupra unei mase este mai puternica. Din definitia data se vede ca T are aceeasi expresie ca si acceleratia gravitatiei g, semnificatia sa fizica fiind alta : vectorul ? ne da forta cu care campul actioneaza asupra unitatii de masa. In figura anterioara este reprezentata intensitatea campului gravitational al Pamantului, care are acelasi modul in punctele egal departate de centrul pamantului, adica de suprafata unei sfere cu centrul in C. Din acest motiv se spune ca ? are simetrie sferica. • Proprietati ale atractiei universale Legea atractiei universale a fost formulata -si este riguros valabila- pentru puncte materiale. Soarele, planetele, Luna, nu sunt puncte materiale, ci corpuri cu dimensiuni finite. Dar legea atractiei se poate aplica si in acest caz, deoarece Newton a aratat ca: -Doua corpuri sferice omogene (cu densitatea ?=const.), se atrag ca si cum masele lor ar fi concentrate in centrele lor (adica, se atrag ca doua puncte materiale). -Doua corpuri sferice cu distributie sferica a densitatii (?=?(r)), se atrag ca si cum masele lor ar fi concentrate in centrele lor. In prima aproximatie, corpurile ceresti se pot considera sferice si cu distributie sferica a densitatii. Acest fapt, precum si faptul ca distantele corpurilor ceresti sunt (in general) mult mai mari decat dimensiunile lor, permit ca, in prima aproximatie, sa se aplice legea atractiei universale sub forma F = G m1m2 r2 Abaterile de la forma sferica si de la distributia sferica a densitatii, vor produce anumite perturbatii in miscarea studiata cu forta. F. Legea atractiei universale, a lui Newton, este una din cele mai importante legi ale naturii. Atractia are cateva proprietati remarcabile, si anume: • Atractia actioneaza intre toate corpurile Universului, oricat de indepartate ar fi ele (dupa cunostintele actuale). • Fortele de atractie depind de asezarea reciproca a corpurilor. Daca asezarea se schimba, se schimba si fortele. • Fortele de atractie nu depind de compozitia chimica, starea fizica sau de diferitele proprietati ale corpurilor, ci numai de masele lor. • Atractia este o forta pentru care nu exista nici o bariera (nu poate fi ecranata, slabita etc.). Demonstrarea acestor afirmatii se face in cursurile de Mecanica teoretica pe baza notiunii de potential newtonian. Natura gravitatiei, esenta ei fizica, nu este pana in prezent lamurita. Conform teoriei relativitatii generale a lui Einstein (numita si teoria gravitatiei) - atractia (gravitatia) este o manifestare a proprietatilor spatio- temporale ale lumii materiale. Ea este o proprietate primara a materiei, proprietate care sta la baza tuturor miscarilor si, dupa esenta ei, este identica cu inertia. Sateliti I Introducere Satelitii sunt corpuri ceresti care se rotesc in jurul altui corp ceresc, insotindu-l in cursul miscarii sale de revolutie. Dupa originea lor, ei se impart in doua mari categorii: naturali si artificiali. In astronomie, satelitii naturali se definesc ca fiind corpuri ceresti secundare care executa o miscare de rotatie in jurul unei planete sau stele. Cel mai cunoscut satelit este cel al Terrei, Luna -; desi cele doua sunt destul de apropiate ca marime pentru a fi considerate un sistem. Miscarea majoritatii satelitilor este directa, de la vest la est si pe aceeasi directie ca planete in jurul carora orbiteaza. Doar cativa sateliti ai marilor planete se rotesc in sens invers; probabil ca acestia au fost captati in campul lor gravitational dupa o anumita perioada de la formarea sistemului solar. De exemplu, Pluto, care se roteste in jurul Soarelui pe o orbita independenta se crede a fi un satelit deviat a lui Neptun. Recent s-a descoperit ca, la randul lui, si Pluto are un satelit. (fig 1) Satelitii artificiali sunt obiecte plasate cu un scop bine definit pe o orbita in jurul unei planete. De la lansarea primului satelit arificial in 1957, mii de astfel de “luni create de om” au fost trimise pe orbita Pamantului. In zilele noastre, ei joaca un rol important in industria comunicatiilor , in strategia militara si in studiile stiintifice ale Terrei si Universului. II Scurta istorie III Tipuri si componente ale satelitilor artificiali Inginerii au proiectat multe tipuri de sateliti, fiecare realizat pentru a
servi unui anumit scop sau misiune. Sateliti de comunicatii Majoritatea primilor sateliti includeau un oarecare echipament de comunicatie. NASA a lansat primii sateliti de telefonie si televiziune, AT&T’s Telastar 1, in 1962.Departamentul de Aparare al SUA a lansat Syncom 3 in 1964. Acesta a fost primul satelit care a avut o orbita geostationara. Din 1957 au fost lansati peste 300 sateliti de comunicatii.Cei din prezent ofera servicii de comunicare audio-video si de transmitere a datelor. Satelitii de navigare Satelitii de navigare ajuta la pozitionarea navelor si chiar a automobilelor
echipate cu receptori radio speciali. Un asemenea satelit emite continuu semnale
radio catre Pamant, care contin informatii pe care un receptor radio de la sol
le converteste in informatii despre pozitia satelitului. Receptorul analizeaza
mai departe semnalul pentru a afla directia si viteza satelitului. Sateliti meteorologici Sateliti militari Satelitii stiintifici SERVICII Satelitii comerciali furnizeaza o gama larga de servicii.Programele de televiziune
sunt transmise international, oferind astfel sanse fenomenului "globalzarea
satelor"("global village." ).Acestia transmit de asemeni semnale
catre sistemele de televiziune prin cablu sau catre antenele "farfurie".Satelitii
Intelsat poarta acum peste 100 000 de circuite telefonice,un numar din ce in
ce mai mare fiind transmisii digitale. Plasarea satelitilor pe orbita necesita o cantitate colosala de energie, ce
trebuie sa vina de la un vehicul sau dispozitiv de lansare.Satelitul trebuie
sa ajunga la altitudinea de cel putin 200 km si la o viteza de peste 29 000
km/h (8km/s) pentru a putea fi pozitonat cu succes pe orbita.Acesta primeste
aceasta combinatie de energie potentiala(in functie de altitudine) si de energie
cinetica (in functie de viteza) de la arderea unor combustibili chimici. Deoarece satelitii trebuie sa reziste lansarii si trebuie sa opereze in mediul aspru al spatiului, ei necesiata o tehnologie unica si durabila.Ei trebuie sa-si transporte sursa de putere deoarece nu o pot primi de pe Pamant.Satelitii trebuie sa ramana pozitionati pe aceeasi directie sau orientare pentru a-si indeplini misinea.Temperatura lor trebuie sa fie constanta intre patrea in care bate Soarele si cea in care este frig.Ei trebuie sa reziste la radiatii sau coliziunii cu micrometeorii.Majoritatea satelitilor au montate computere care ajuta la efectuarea operatiilor si la indeplinirea misiunii. |
||||||
![]() |
||||||
![]() |
||||||
|
||||||
|
||||||
Copyright© 2005 - 2025 | Trimite document | Harta site | Adauga in favorite |
![]() |
|