Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Ο νόμος του Hubble.

Κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης ιστορίας η εικόνα που έχουμε για τον κόσμο άλλαξε σημαντικά. Από την αντίληψη ότι η Γη βρίσκεται στο κέντρο του σύμπαντος, το γεωκεντρικό σύστημα που παραδόθηκε από τον Αλεξανδρινό αστρονόμο Πτολεμαίο, και το ηλιοκεντρικό σύστημα, που αιτιολογήθηκε από το Νικόλαο Κοπέρνικο, φτάσαμε μέσω της συνεχούς παρατήρησης στην εικόνα που έχουμε σήμερα για το σύμπαν.

Τις τελευταίες δεκαετίες ανακαλύφθηκαν συστήματα έξω από τον γαλαξία και σπειροειδή νεφελώματα που ανέρχονται σε πολλά εκατομμύρια.

Οι παρατηρήσεις των σπειροειδών νεφελωμάτων δείχνουν ότι απομακρύνονται από το σημείο παρατήρησης, δηλαδή τη Γη, λόγω της μετατόπισης των φασματικών γραμμών τους προς το ερυθρό άκρο του φάσματος. Αυτό ονομάζεται φυγή των γαλαξιών (νόμος του Doppler). Ένα παρόμοιο φαινόμενο είναι γνωστό και από την ακουστική. Όταν πλησιάζει ένα όχημα, τότε ακούμε ήχο μεγαλύτερης συχνότητας απ’ ότι όταν απομακρύνεται. Κατά το πλησίασμα συμπιέζονται τα ηχητικά κύματα και κατά την απομάκρυνση διαστέλλονται.

Κάτι παρόμοιο ισχύει και για τις πηγές του φωτός. Όταν απομακρύνονται οι πηγές του φωτός, τα κύματα επιμηκύνονται, μετατίθενται δηλαδή προς το ερυθρό άκρο του φάσματος. Η μετατόπιση αυτή προς το ερυθρό άκρο θα σήμαινε έτσι ότι οι πηγές του φωτός, δηλαδή σε αυτή την περίπτωση οι γαλαξίες, απομακρύνονται από μας. Η διαπίστωση αυτή οφείλεται στον αμερικανό αστρονόμο E. Hubble. Ο Hubble μέτρησε τις αποστάσεις από τη Γη αρκετών γαλαξιών και τις συσχέτισε με τις ακτινικές τους ταχύτητες. Ανακάλυψε ότι αυτά τα δύο μεγέθη είναι ανάλογα. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση ενός γαλαξία από τον δικό μας, τόσο γρηγορότερα απομακρύνεται από αυτόν. Η σχέση που προκύπτει είναι γνωστή ως νόμος του Hubble και δίνεται από τη σχέση u = H * d , όπου u: η ταχύτητα απομάκρυνσης του γαλαξία, H: η σταθερά του Hubble και d: η απόσταση του γαλαξία. Αν διαιρέσουμε την ταχύτητα απομακρύνσεως ενός γαλαξία δια της απόστασής του, προκύπτει η λεγόμενη σταθερά του Hubble.
Ο νόμος του Hubble υποδεικνύει ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Αν γυρίζαμε το χρόνο πίσω, οι γαλαξίες θα συναντιόταν και πάλι. Έτσι κάποτε θα φτάναμε στη χρονική στιγμή, όπου όλα τα ηλιακά συστήματα θα βρισκόταν σε ένα σημείο.  Η έρευνα του Hubble αποτέλεσε το πρώτο αποδεικτικό στοιχείο της διαστολής του σύμπαντος. Το διαστελλόμενο σύμπαν συμφωνεί με τη θεωρία της μεγάλης έκρηξης και προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.




Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά.
(Σκέψου μερικά ακόμη…)
Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά:
Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου.
Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec.

Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή: Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec-1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz).



Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόνο t ίσο με μια περίοδο Τ έχουμε μια επανάληψη (Ν=1) του φαινομένου έχουμ…

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση). 




Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της.

Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη Fεξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς. 

Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επαναφοράς και να έχει αντίθετη φορά, σε κάθε χρονι…

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες.
Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.
Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook, δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν αντικατασταθεί θα σπάσει.]

Νόμο…

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2ος νόμος του Newton), ΣF=mα. Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω2x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση: 
ΣF=-m ω2x Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη.


Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας). 



Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω2
Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τη δύναμη:F = −Dx (Μάθε την απόδειξη)

Η παραπάνω σχέση είναι γνωστή και σαν συν…

Θέματα πανελληνίων εξετάσεων: Ταλαντώσεις

Τα θέματα των πανελληνίων μπορείς να τα δεις κι εδώ, αλλά σ’ αυτό το αρχείο θα βρεις όλα τα θέματα από το 2001 ως το 2012 τα οποία αναφέρονται στις ταλαντώσεις, αποκλειστικά,  μηχανικές, ηλεκτρικές. Καλή δουλειά σου εύχομαι.