Fizyka

Przede wszystkim należałoby wytłumaczyć, co oznaczają słowa ?:nieważkość? i ?przeciążenie?.
Jeśli chodzi o nieważkość, to można spotkać się z kilkoma jej definicjami. Jedna z nich mówi, że nieważkość jest to stan, w którym znajduje się ciało poruszające się wyłącznie pod wpływem sił grawitacji. Przykładem na potwierdzenie tego może być przypadek swobodnie spadającej windy albo statku kosmicznego na orbicie. Inna definicja mówi, iż nieważkość to stan, w którym działające na układ mechaniczny siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnego nacisku na siebie.
Wbrew wielu opiniom, stan nieważkości nie oznacza braku grawitacji. Grawitację spotykamy także w stacji kosmicznej czy na statku kosmicznym krążącym wokół naszej planety.
Nieważkość nie jest także stanem, gdy wszystkie działające na ciało siły grawitacji się równoważą. Taka sytuacja jest we wszechświecie niezwykle rzadka. Np. w układzie dwóch obiektów występuje tylko w jednym punkcie, którego kwadrat odległości od każdego z nich jest proporcjonalny do masy i który leży na linii prostej pomiędzy obiektami.
Mówiąc w skrócie, nieważkością jest stan, w którym działa tylko siła grawitacji
A teraz czas na przeciążenie.
Hasło encyklopedyczne przeciążenia brzmi: ?Przeciążenie jest to stan ciał materialnych występujący przy zwiększeniu ich ciężaru powyżej ciężaru występującego na powierzchni Ziemi?.
?Z polskiego na nasze? oznacza to, że wydaje nam się, ze ciężar ciała się zwiększa w sytuacji, kiedy na to ciało nakłada się przyśpieszenie Można to zaobserwować m. in. Podczas lotu samolotem, przy przyśpieszaniu, zmienianiu kierunku lotu czy jego wysokości. W locie ustalonym na stałej wysokości, przy stałej prędkości i bez zmiany kursu ? przeciążenia nie występują.
Na koniec kilka ciekawostek o tych dwóch zjawiskach:
– największe, jednak najkrócej działające, przeciążenia występują w trakcie katapultowania, podczas wyczynowej akrobacji lotniczej, podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego;
– Długotrwałe przeciążenie doprowadza do zaburzeń widzenia (krew odpływa z siatkówki oka), a im większa jest wartość przeciążenia ? tym krócej może ono działać na organizm;
– W warunkach ziemskich stanu przeciążenia można doświadczyć w windzie ruszającej do góry;
– Kierowca Formuły 1, David Purley, doświadczył przeciążenia równego średnio 179,8 g w roku 1977, gdy wyhamował ze 173,8 km/h (108 mil/h) do 0 na długości ok 0,5 m, w wyniku uderzenia w ścianę;
– Gdyby samolot leciał z przynajmniej I prędkością kosmiczną, podróżowalibyśmy mając możliwość oglądać naszą Ziemię z kosmosu;
– Nieważkość na szczycie koła w wesołych miasteczkach (np. na karuzeli Enterprise) powoduje wrażenie wypadania z siedzenia, choć nie ma możliwości wypadnięcia na prawdę.
– W wesołych miasteczkach, na kolejkach górskich, można odczuć na własnej skórze nieważkość i przeciążenie podczas jazdy. Odczuwa się na przemian ?wciśnięcie w fotel? i coś, co można opisać słowami ?Zaraz wypadnę!?. Oczywiście, żadne z tych odczuć nie odwzorowywuje rzeczywistości.

Skale temperatur

Skala Celsjusza to jedna ze skal pomiaru temperatury (od nazwiska szwedzkiego uczonego Andersa Celsiusa, który zaproponował ją w roku 1742).

Anders Celsius w roku 1742 zbudował swój pierwszy termometr rtęciowy. Aby mierzyć temperaturę musiał przyjąć jakąś skalę. Skala, którą zaproponował Celsius była odwrotna do współczesnej. Naukowiec ten przyjął jako zero temperaturę wrzenia wody (obecnie jest to temperatura krzepnięcia), a jako sto stopni wybrał punkt, w którym woda zamarzała (odwrotnie do współcześnie przyjętego punktu wrzenia). Oznacza to, że w pierwotnej skali Celsiusa temperatura pokojowa odpowiadała 80 stopniom (dziś 20). Temperatura ciała człowieka w tej pierwotnej skali wynosiła 63,4 stopnia (współcześnie 36,6). Podczas mroźnego poranka pierwszy termometr Celsiusa mógł wskazywać 110 stopni (obecnie -10).

Dopiero później naukowcy doszli do wniosku, że lepiej jest połączyć wzrost liczby stopni, z procesem ocieplania. Wielu badaczy, między innymi Elvius ze Szwecji (1710), Christian of Lyons (1743) i Carolus Linnaeus (1740), zwracało uwagę na odwrotność wielu zjawisk do zaproponowanego układu temperatur. W efekcie temperatura wrzenia i zamarzania zostały zamienione miejscami i przyjęto znaną nam współcześnie skalę temperatur.

Obecnie przyjmuje się, że stopień skali Celsjusza zdefiniowany jest jako jedna setna różnicy temperatur topnienia lodu i wrzenia wody przy ciśnieniu normalnym jednej atmosfery fizycznej. Zero na skali Celsjusza przyporządkowano temperaturze topnienia lodu. Temperaturze wrzenia wody odpowiada 100 stopni Celsjusza.

Skala Kelvina (skala bezwzględna) jest skalą absolutną, tzn. zero w tej skali oznacza najniższą teoretycznie możliwą temperaturę, jaką może mieć kryształ doskonały, w którym ustały wszelkie drgania cząsteczek. Temperatura ta nie została nigdy zarejestrowana, gdyż praktycznie nie da się jej osiągnąć, lecz obliczono ją na podstawie funkcji uzależniającej temperaturę od energii kinetycznej drgań cząsteczek w krysztale doskonałym. Funkcję tę opracował Lord Kelvin; od niego pochodzi też nazwa skali.

Temperatura 0 K jest równa temperaturze -273,15°C. Ponieważ skala Kelvina oparta jest na skali Celsjusza i odległość jednego stopnia jest w obu przypadkach ta sama, temperaturę w kelwinach otrzymujemy przez dodanie do liczby wyrażonej w stopniach Celsjusza stałej 273,15.
Wzór przeliczenia skali Kelvina na skalę Celsjusza:

Skala Fahrenheita to skala pomiaru temperatury stosowana w niektórych krajach anglosaskich.
Skalę w 1715 zaproponował Daniel Gabriel Fahrenheit. Na punkt zerowy skali wyznaczył on najniższą temperaturę zimy 1708/1709 zanotowaną w Gdańsku (jego rodzinnym mieście). 100° miało być jego własną temperaturą. Na skutek błędów (miał wtedy stan podgorączkowy) skala się “przesunęła” i 100° F oznaczało 37,8° C.
Od 1724 definicję zmieniono na:
?0°F – temperatura mieszaniny wody i lodu z salmiakiem lub solą,
?32°F – temperatura mieszaniny wody i lodu.
Dodatkowo na termometrze rtęciowym skala jest liniowa czyli współczynnik rozszerzalności rtęci jest stały. Obecnie skala Fahrenheita stosowana jest przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych.
Wzór przeliczenia skali Fahrenheita na skalę Celsjusza i odwrotnie:

Skala R?mera (zapisywana skrótem °R?) to skala mierząca temperaturę, opracowana w 1701 przez duńskiego astronoma Ole R?mera. jest ona używana dość rzadko.

0 w skali R?mera to temperatura zamarzania mieszaniny wody z solą. Temperatura wrzenia wody to 60 stopni R?mera, a jej zamarzania – 7,5. Na początku skalę tą oznaczano symbolem °R, później zmieniono go na °R? ze względu na częste pomyłki ze skalami Rankine’a i Réaumure’a.

Na początku XVIII wieku prace R?mera na temat pomiarów temperatury studiował Gabriel Daniel Fahrenheit. W 1708 spotkał się on z R?merem osobiście i przedyskutował z nim jego skalę. Później postanowił ją ulepszyć i po dodaniu szeregu zmian stworzył własną skalę – dziś znaną jako skala Fahrenheita – która jest dzisiaj powszechnie używana w krajach anglojęzycznych.
Wzór przeliczeń ze skali R?mera na skalę Celsjusza i odwrotnie:

Skala Réaumura jest jedną ze skal termometrycznych, wprowadzona została w 1731 roku przez francuskiego fizyka R.A.F. de Réaumura (1683-1757), często używana w Europie Środkowej do początków XX stulecia. W skali Réaumura temperatura topnienia lodu (zamarzania czystej chemicznie wody) odpowiada 0° (tak jak w skali Celsjusza), a wrzenia wody 80° (100°C), dlatego 1°C odpowiada 0,8° w skali Réaumura. Zatem chcąc uzyskać [T] Réaumura należy pomnożyć temperaturę w stopniach Celsjusza przez 0,8.

Kiedy budowano pierwsze zakłady przemysłowe, o ich lokalizacji decydowały; surowce mineralne, woda i siła robocza. Najpierw powstawały kopalnie, a dopiero potem w ich pobliżu- huty. W celu ograniczenia transportu budowano zakłady produkujące wyroby metalowe, maszyny i urządzenia. W raz z zakładami powstawały osiedla robotnicze, przekształcane w miasta. Powstawały ośrodki przemysłowe. Położone blisko siebie miasta przemysłowe, połączone siecią energetyczną, komunikacyjną i usługową dawały początek okręgom przemysłowym. W XVIII wieku w Anglii został zapoczątkowany okres nazwany ?rewolucją przemysłową?. Nieocenionym krokiem było wynalezienie w Anglii w 1769 roku przez J. Watta maszyny parowej. Od tej chwili nastąpił szybki rozwój przemysłu w Europie i Stanach Zjednoczonych.
Po II wojnie światowej gospodarka weszła w III fazę rewolucji przemysłowej, określanej mianem rewolucji naukowo ?technicznej. Zakłady przemysłowe zaczęły powstawać bez względu na rozmieszczenie surowców mineralnych, źródeł energii czy dróg transportowych. Ważniejsze stało się czyste powietrze, czysta woda, walory klimatyczne i krajobrazowe oraz możliwość współpracy z instytutami naukowymi. Tego rodzaju zakłady reprezentują przemysł wysokiej techniki. Rozwinął się przemysł elektroniczny, a w raz z nim przemysł lotniczy i kosmiczny, optyczny- światłowody oraz farmaceutyczny oparty na biotechnologii. Obszary rozwoju przemysłu wysokiej techniki zostały nazwane technopoliami.
Dziś wiele okręgów przemysłowych jest sterylnie czystych, bez dymiących kominów i hałasu. Przeciwieństwem tego przemysłu jest tradycyjny przemysł, który ma olbrzymi wpływ na środowisko przyrodnicze. Nieodłącznym elementem krajobrazu terenów uprzemysłowionych są zmiany ukształtowania powierzchni (hałdy, składowiska odpadów). Szczególnie niebezpieczne są hałdy usypane z żużli wielkopiecowych, gdyż wydzielają one niebezpieczne związki chemiczne, a hałdy popiołów przy elektrowniach cieplnych zawierają związki promieniotwórcze.
Nadmierne zniszczenie naturalnej szaty roślinnej przez działalność przemysłową jest bezpośrednia przyczyną powstania erozji (wodnej i wietrznej). Działalność przemysłowa wpływa ujemnie na wody, powietrze, gleby, dlatego niektóre obszary przemysłu tradycyjnego określane są jako obszary klęski ekologicznej.
Skutki zanieczyszczeń odczuwane są przez mieszkańców tych obszarów postaci: zatruć i przewlekłych chorób ludzi i zwierząt, niszczenia terenów rekreacyjnych i obszarów wodnych, zmian klimatycznych, dewastacji flory i krajobrazów, wzrostu ilości szkodników i chwastów.

Obecnie po 2000 roku Japończycy zbudowali (na razie doświadczalną trasę 70 km), gdzie ruch pociągów będzie odbywał się na poduszce magnetycznej. Prędkość będzie wynosiła 550 km/godz.
W raz z rozwojem cywilizacji ważna stała się potrzeba szybkiego przemieszczania się ludzi. Szybki postęp nauki i techniki, spowodował konstruowanie różnego rodzaju silników( spalinowych, parowych, elektrycznych, odrzutowych itp.)potrzebnych do napędzania pojazdów. Silniki spalinowe zrobiły największą karierę. Stosuje się je w motocyklach, samochodach, samolotach, łodziach. Zasilają też domowe generatory elektryczności. Wszystkie te urządzenia są bardzo potrzebne, jednak nie jest to obojętne dla środowiska naturalnego i naszego zdrowia. Bardzo dobrze rozwinęły się usługi transportowe. Przy kompleksach handlowych, przedsiębiorstwach powstają olbrzymie parkingi i stacje benzynowe. Środki transportu służą do przewożenia ludzi i ładunków. System transportowy dzielimy na: transport lądowy {kolejowy, samochodowy, wodny śródlądowy), lotniczy, wodny morski oraz przesyłowy. Transport przynosi poważne dochody i powiększa budżet państwa.
Przy tych wszystkich plusach wpływa jednak bardzo ujemnie na środowisko przyrodnicze: zwiększa hałas, zanieczyszcza powietrze(do atmosfery emitowane sa olbrzymie ilości dwutlenku węgla, siarki i tlenku azotu, będące składnikami spalin silnikowych), są one przyczyną powstawania kwaśnych deszczów. Zawarte w benzynie i w spalinach związki ołowiu są wchłaniane przez rośliny, osadzają się na naszej skórze. Dla człowieka ołów jest szczególnie niebezpieczny, prowadzi do uszkodzenia mózgu i układu nerwowego, zwłaszcza u dzieci. Samo wdychanie tlenku węgla (czadu) zawartego w spalinach samochodowych może spowodować śmierć. Nie tylko te zanieczyszczenia są złe. Na wszystkich etapach związanych z produkcją samochodów i materiałów do tego używanych dochodzi do emisji olbrzymich zanieczyszczeń środowiska (przeróbka ropy naftowej, produkcja gumy i tworzyw sztucznych). Zanieczyszczenia zmieniają też rzeźbę terenu. Wskutek rozwijania nadmiernej prędkości oraz nieprzestrzeganie przez kierowców przepisów ruchu drogowego na drogach ginie bardzo dużo ludzi, a wielu pozostaje kalekami do końca życia..

Z elektryzowaniem ciał spotykamy się codziennie. Nie zwracamy nawet uwagi jak dużą rolę w naszym życiu odgrywa elektryzowanie ciał. Korzystamy z niej nie wiedząc nawet o tym i nie zdajemy sobie sprawy jak trudne byłoby życie bez zjawiska elektryzowania ciał. Oto kilka przykładów na to stwierdzenie.
W zakładach włókienniczych tkaniny syntetyczne upodabnia się do wielkiego kondensatora o znacznej pojemności elektrycznej- poprzez zawijanie w bele i układanie warstwami. Kontakt z takim sosem grozi silnym wstrząsem, spowodowanym wyładowaniem elektrycznym. Aby zapobiec takim sytuacjom stosuje się związki zmniejszające duży opór elektryczny tkaniny i skutecznie odprowadzające ładunek powierzchniowy”
Jonizacja jest też wywoływana przez telewizor. Powoduje ona często bóle głowy i złe samopoczucie. Paprotka stojąca w pobliżu odbiornika wychwytuje te jony. Dlatego warto hodować tego typu rośliny w pomieszczeniu, gdzie stoi telewizor i w miarę możliwości spać gdzie indziej.
W upalne i wilgotne dni lata silne prądy unoszące ciepłe powietrze w górne rejony atmosfery tworzą chmury kłębiaste, które szybko przekształcają się w wysokie chmury kłębiaste deszczowe. Tym groźnie wyglądającym czarnym chmurom towarzyszą porywiste wiatry, ulewne deszcze oraz błyskawice i grzmoty. Tak powstają burze. Podczas wyładowań atmosferycznych wyzwalają się ogromne ilości energii, której wykorzystanie ciągle stanowi niespełnione marzenie człowieka. Może jednak za kilka lat będzie to nowa metoda na otrzymywanie energii. Na razie musimy jednak chronić się przed tak wielką energią, z którą człowiek nie może sobie poradzić. Ma to duży wpływ na nasze życie. W czasie burzy wyłączamy z prądu wszystkie urządzenia elektryczne. Taka energia zmusiła nas również do wymyślenia piorunochronu. Jest to urządzenie chroniące budynki przed uderzeniem pioruna, przez odprowadzenie do ziemi prądu wyładowania o natężeniu rzędu kilkunastu tysięcy amperów. Najprostszy piorunochron to zaostrzony metalowy pręt, ustawiony pionowo w najwyższym punkcie zabezpieczanego obiektu, połączony z ziemią przewodem o znacznym przekroju poprzecznym (co najmniej 50 mm2). Niektórzy ludzie odczuwając zmiany w samopoczucie potrafią przewidzieć nadchodzącą burzę. Bywa, że człowiek przed burzą staje się rozdrażniony. Istnienie burzy bywa też pożyteczne. Wyładowaniom elektrycznym w czasie burzy towarzyszy powstawanie w atmosferze ozonu, chroniącego przed promieniowaniem ultrafioletowym.
Elektrostatykę wykorzystuje się w kryminalistyce do identyfikacji niewidocznych odcisków palców pozostawionych na powierzchni papieru lub na innych przedmiotach. Badany przedmiot przytyka się do dodatnio naładowanej metalowej płytki pokrytej czarnym proszkiem. Powierzchnia badanego przedmiotu elektryzuje się ujemnie, a proszek zostaje przyciągnięty, pokrywając odciski palców.
Na takiej samej zasadzie działają kserokopiarki. Nie zdając sobie sprawy wykorzystujemy w jej działaniu prawa związane z elektrostatyką. Naładowane metalowe płyty przyciągają czarny proszek popularnie zwany tonerem. Pokryty tonerem obraz zostaje przenoszony na papier.
Elektryzowanie sprawia też, że przy czesaniu włosy elektryzują się, tzn. popularnie mówiąc ?stają dęba?. Dzieje się tak, ponieważ działa tu zasada przyciągania się ładunków różnoimiennych.
Jeśli też potrzesz balonik o flanelową koszulę, naelektryzuje on się i zacznie przyczepiać do koszuli i innych powierzchni.
Na podstawie tych przykładów widzimy, że elektryzowanie jest obecne w naszym życiu i wpływa na nasze życie czasem dobrze a czasem źle. Jednak bez niego nie można wyobrazić sobie życia.