Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

11 Πράγματα που μας έμαθε η Αστροφυσική.

1. Ζείτε σε έναν βράχο.
Το σπίτι σας είναι ένας σχεδόν σφαιρικός βράχος που περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο (ο τρίτος βράχος από τον ήλιο) με 100.000 μίλια την ώρα. Το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας καλύπτεται από νερό που σχηματίζει λίμνες και ωκεανούς, και περιβάλλεται κυρίως από αέριο άζωτο και οξυγόνο που σχηματίζουν την ατμόσφαιρα. Αυτό είναι το σπίτι μας, και το σπίτι όλων των ανθρώπων που έζησαν μέχρι σήμερα.

2. Είστε φτιαγμένοι από αστρόσκονη.
Μπορεί να ακούγεται λίγο κλισέ, αλλά αυτό δεν το κάνει λιγότερο εκπληκτικό. Ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο στο σώμα σας δημιουργήθηκαν στην καρδιά ενός άστρου πολύ πριν σχηματιστεί το ηλιακό μας σύστημα. Τα πιο κοινά στοιχεί στο σώμα μας είναι και τα πιο κοινά στοιχεία στον γαλαξία μας. Συνεπώς ενσαρκώνετε την ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.

3. Ένα τμήμα του εαυτού σας έχει την ηλικία του σύμπαντος.
Ενώ τα βαρύτερα στοιχεία στο σώμα σας δημιουργήθηκαν στο εσωτερικό των άστρων, το υδρογόνο που περιέχει το σώμα σας σχηματίστηκε περίπου τρία λεπτά μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Αλλά τα πρωτόνια που περιέχονται στο σώμα μας σχηματίστηκαν ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Κάποια από τα πρωτόνια που βρίσκονται στο σώμα μας σχηματίστηκαν στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος.

4. Είστε το κέντρο του σύμπαντος.
Συχνά λέγεται ότι το σύμπαν δεν έχει κέντρο. Το Big Bang δεν ξεκίνησε από ένα συγκεκριμένο σημείο ως μια μεγάλη έκρηξη. Τα πάντα στο σύμπαν (ακόμη και ο χώρος και ο χρόνος) σχηματίστηκαν από κοινού, πράγμα που σημαίνει πως αυτή τη στιγμή βρίσκεστε εκεί που ήταν κάποτε η καρδιά της μεγάλης έκρηξης. Έτσι, βρίσκεστε στο κέντρο του σύμπαντος. Εννοείται πως αυτό ισχύει και για οποιοδήποτε άλλο σημείο στο σύμπαν.

5. Κινείστε με 370 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.
Το Σύμπαν είναι γεμάτο από μια θάλασσα μικροκυματικής ακτινοβολίας γνωστής ως Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (ΚΑΥ). Πρόκειται για το θερμικό απομεινάρι της Μεγάλης Έκρηξης. Τα μήκη κύματος που παρατηρούμε είναι σχεδόν το ίδιο προς όποια κατεύθυνση κι αν κοιτάξουμε, αλλά είναι αξιοσημείωτο ότι η μια πλευρά του σύμπαντος έχει μικρότερα μήκη κύματος από την άλλη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ηλιακό μας σύστημα κινείται μέσα στη θάλασσα της μικροκυματικής ακτινοβολίας, κάνοντας την πίσω μας μικροκυματική ακτινοβολία να μετατοπίζεται προς το ερυθρό και την μπροστά μας προς το μπλε. Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του φαινομένου Doppler υπολογίζεται η ταχύτητα των 370 km/s.

6. Βομβαρδίζεστε από νετρίνα.
Τα νετρίνα δημιουργούνται στο εσωτερικό του ήλιου μας διαμέσου αντιδράσεων πυρηνικής σύντηξης. Σχηματίζονται επίσης και στους πυρήνες μακρινών άστρων. Δεδομένου ότι τα νετρίνα αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη, μπορούν να διέρχονται μέσα από αυτή πολύ εύκολα. Αυτή τη στιγμή διέρχονται από κάθε τετραγωνικό εκατοστό του σώματός σας περίπου 100 δισεκατομμύρια ηλιακά νετρίνα. Την νύχτα διέρχονται μέσα από το σώμα σας αφού έχουν διασχίσει ολόκληρη τη Γη.

7. Είστε θερμότεροι από τον ήλιο.
Ο ήλιος έχει πολύ υψηλότερη θερμοκρασία από σας. Ακόμα και η μικρότερη θερμοκρασία του ήλιου που εμφανίζεται στην επιφάνειά του – περίπου 6000 βαθμοί Κελσίου – είναι πολύ μεγαλύτερη από την θερμοκρασία των 37 βαθμών Κελσίου του ανθρωπίνου σώματος. Αλλά ανά όγκο παράγετε περισσότερη θερμότητα από τον ήλιο. Αυτό μπορεί να ακούγεται παράλογο, αλλά εσείς παράγετε θερμότητα μέσα από το μεγαλύτερο μέρος του όγκου σας διαμέσου των χημικών αντιδράσεων, ενώ ο ήλιος παράγει θερμότητα μόνο στον πυρήνα του διαμέσου της πυρηνικής σύντηξης.

8. Τα πάντα έλκονται από σας.
Ο παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας μας λέει ότι οι μάζες έλκονται μεταξύ τους. Το βάρος σας είναι η δύναμη με την οποία μας έλκει η Γη. Όμως κι εσείς έλκετε τη Γη με την ίδια δύναμη. Και μάλιστα έλκετε βαρυτικά κάθε σώμα που βρίσκεται γύρω σας. Απλά αυτές οι δυνάμεις είναι πολύ ασθενείς για να τις παρατηρήσετε.

9. Η αίσθηση που έχετε για τον χρόνο είναι μοναδική.
Σε αντίθεση με την κοινή πεποίθηση, δεν υπάρχει κοσμικό ρολόι που να καθορίζει τον συμπαντικό χρόνο. Σύμφωνα με τη σχετικότητα, δεν υπάρχει παγκόσμιο «τώρα». Αντ’ αυτού, το τι συνιστά το παρόν εξαρτάται από την δική σας θέση και κίνηση, και ο καθένας με μια διαφορετική θέση και κίνηση αντιλαμβάνεται μια διαφορετική ροή του χρόνου. Διαθέτετε ένα «τώρα» που είναι αποκλειστικά δικό σας.

10. Υπάρχει μόνο ένας από εσάς.
Το Σύμπαν είναι τεράστιο . Υπολογίζεται ότι υπάρχουν 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες μόνο στο ορατό σύμπαν. Αυτό σημαίνει περισσότεροι από 10 γαλαξίες για κάθε άνδρα, γυναίκα και παιδί στη Γη. Αυτοί οι γαλαξίες θα μπορούσαν να έχουν κατά μέσο όρο περίπου 100 δισεκατομμύρια άστρα. Γύρω από τα οποία υπάρχουν δεκάδες πλανήτες. Παρά την τεράστια ποικιλομορφία, οι πιθανότητες του συνδυασμού του DNA σας και των εμπειριών σας να απαναληφθούν είναι αστρονομικά μικρές.

11. Η ζωή σας θα μπορούσε να δώσει νόημα στο σύμπαν.
Είστε μια συλλογή από σωματίδια που αποκτήσατε αυτεπίγνωση, και πολλοί από σας υπήρξατε τόσο καλότυχοι ώστε να έχετε την τροφή, την προστασία και τον ελεύθερο χρόνο που απαιτούνται για να θαυμάσετε, να στοχαστείτε, και να κατανοήσετε μέχρις ενός σημείου το σύμπαν που σας περιβάλλει. Αν όλοι οι άνθρωποι είχαν αυτές τις δυνατότητες, τότε θα είχαμε περισσότερες πιθανότητες να κατανοήσουμε πλήρως το σύμπαν.






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…

Ταλάντωση και πλαστική κρούση

Θυμήσου την ορμή: 
Για ένα σώμα μάζας m που κινείται µε ταχύτητα u η ορμή του p δίνεται από τη σχέση: p=mu

Η ορμή p είναι ένα διανυσματικό μέγεθος το ο­ποίο έχει: μέτρο p = mu,διεύθυνση και φορά ίδια µε τη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας u,μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1 kg ∙ m/s (ισοδύναμη μονάδα είναι το 1 Ν∙s).Η ορμή, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει όλες τις ιδιότητες των διανυσμάτων. Έτσι: μπορεί ν' αναλυθεί σε άξονες, δηλαδή σε συ­νιστώσες px και py,μεταβάλλεται αν μεταβληθεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία της, δηλαδή το μέτρο της, η διεύθυνσή της ή η φορά της.Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής (dp/dt) ισούται με την δύναμη ή τη συνισταμένη των δυνάμεων (ΣF) που ασκούνται στο σώμα.

Προσοχή:

Όταν στις ασκήσεις πρέπει να υπολογίσεις την μεταβολή της ορμής τότε θα υπολογίζεις την σχέση:Δp = pτελ – pαρχΕνώ όταν  ζητείται ο ρυθμό μεταβολής της ορμής θα υπολογίζεις τη σχέση: dp/dt ή ΣF. Θυμήσου:
Σύστημα σωμάτων ονομάζουμε κάθε σύνολο σωμάτων, τα οποία απομονώνουμε νοητι…