Γέφυρα Tacoma - Εξαναγκασμένη ταλάντωση - Συντονισμός - Κατάρρευση

Στο video παρακάτω φαίνεται η κατάρρευση της γέφυρας Tacoma στις ΗΠΑ το 1940 λόγω συντονισμού.  

Ερωτήσεις θεωρίας στη Φυσική Γενικής Παιδείας Β΄ Λυκείου και στη Φυσική Κατεύθυνσης Β΄ Λυκείου με αυτόματη διόρθωση

Το πρόγραμμα περιλαμβάνει ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και σωστού - λάθους ξεχωριστά για κάθε κεφάλαιο της Φυσικής Γενικής Παιδείας Β΄ Λυκείου και της Φυσικής Κατεύθυνσης Β΄ Λυκείου. Η διόρθωση των απαντήσεων γίνεται ΑΥΤΟΜΑΤΑ, όπως και η συνολική βαθμολόγηση.

Πατήστε ΕΔΩ για να κατεβάσετε το πρόγραμμα.

Κεραυνός, ο ενεργειακός γίγαντας

Σε όλη τη Γη πέφτουν περίπου 100 κεραυνοί το δευτερόλεπτο. Ο κάθε κεραυνός παράγει τεράστια ισχύ, αλλά η πρακτική αξιοποίηση της είναι αδύνατη εξαιτίας της πολύ μικρής διάρκειας του φαινομένου. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα της ατμόσφαιρας οφείλεται κυρίως στα θετικά και αρνητικά ιόντα που κινούνται μέσα στο ηλεκτρικό της πεδίο. Η αγωγιμότητα του αέρα αυξάνει σε σχέση με το ύψος. Η διαφορά δυναμικού που προκαλεί τον κεραυνό οφείλεται στα (συνήθως) αρνητικά φορτισμένα ιόντα στα σύννεφα και στα θετικά φορτισμένα ιόντα της ξηράς ή της θάλασσας.
Οι ηλεκτρικές εκκενώσεις που παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα ονομάζονται κεραυνοί. Ο κεραυνός συνοδεύεται και από άλλα φαινόμενα: Τις αστραπές και τις βροντές. Ο κεραυνός λοιπόν δημιουργούνται κατά τη διάρκεια των καταιγίδων. Οφείλεται στη συγκέντρωση σε διαφορετικές περιοχές θετικών και αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων. Έτσι, δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο και όταν η ένταση του φτάσει σε μεγάλη τιμή, ξεσπά ο κεραυνός με διάτρηση του αέρα και δημιουργία σπινθήρα. Κεραυνοί μπορεί να ξεσπάσουν ανάμεσα σε διαφορετικά νέφη, μέσα στο ίδιο νέφος, ανάμεσα σε ένα νέφος και στον αέρα ή από ένα νέφος προς το έδαφος.
Η διαφορά δυναμικού κατά την έκρηξη ενός κεραυνού είναι πολλά εκατομμύρια Volt και η ένταση του ρεύματος δεκάδες χιλιάδες Αμπέρ! Το μήκος ενός κεραυνού φθάνει έως αρκετά χιλιόμετρα και έχει τεθλασμένη ή κυματοειδή μορφή. Το πλάτος του σπινθήρα είναι μικρό και φτάνει το πολύ μερικές δεκάδες εκατοστά.
Η διάρκεια που κρατά ο κεραυνός είναι μικρότερη από ένα δευτερόλεπτο, αλλά θερμοκρασία που αναπτύσσεται είναι 10.000 βαθμοί Κελσίου. Δημιουργεί έντονο ιονισμό των αερίων του αέρα, τα οποία εκπέμπουν φως κατά τη διάρκεια της εκκένωσης (το φαινόμενο της αστραπής). Η υπερβολική θέρμανση του αέρα και η εκτόνωση του δημιουργεί τον δυνατό κρότο που ονομάζουμε βροντή.
Τα ισχυρά ρεύματα του κεραυνού προκαλούν καταστροφές. Μπορούν να ανάψουν φωτιά στο δάσος, να δημιουργήσουν σοβαρή βλάβη στις ηλεκτρικές γραμμές και να καταστρέψουν απροστάτευτες εγκαταστάσεις. Ο κεραυνός που χτυπά άνθρωπο είναι πολύ πιθανό να προκαλέσει το θάνατο. Κάθε μέρα στον πλανήτη μετρώνται πάνω από 40.000 καταιγίδες οι οποίες δημιουργούν σχεδόν 10.000.000 κεραυνούς!
Επειδή το φως ταξιδεύει πολύ πιο γρήγορα από τον ήχο, μπορούμε να υπολογίσουμε κατά προσέγγιση την απόσταση του σημείου που βρισκόμαστε από το σημείο που εκδηλώθηκε η πτώση κεραυνού.
Υπολογισμός της απόστασης από την καταιγίδα.
Κατά τη δημιουργία της αστραπής, η λάμψη και ο ήχος παράγονται ταυτόχρονα. Επειδή όμως η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, εμείς βλέπουμε πρώτα το φως και μετά ακούμε τον ήχο, αφού αυτός φτάνει καθυστερημένα στο σημείο που βρισκόμαστε. Εξ΄ αιτίας αυτού του φαινομένου λοιπόν, μπορούμε πολύ εύκολα να υπολογίσουμε την απόστασή μας από το σημείο εκδήλωσης της αστραπής:
Μόλις δούμε τη λάμψη, αρχίζουμε και μετράμε τα δευτερόλεπτα που θα μεσολαβήσουν μέχρι να ακούσουμε τον ήχο (τη βροντή). Η ταχύτητα του ήχου είναι γνωστή και σταθερή, ίση με 344 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Έτσι, εάν μεσολαβήσουν για παράδειγμα 10 δευτερόλεπτα μεταξύ λάμψης και βροντής, τότε η απόστασή μας από το σημείο εκδήλωσης της αστραπής είναι 10 επί 344, δηλαδή 3.440 μέτρα (περίπου 3,5 χιλιόμετρα). Για λόγους ευκολίας και μνήμης μπορούμε να πολλαπλασιάζουμε τα δευτερόλεπτα επί 300, που μας δίνει μια αξιόπιστη προσέγγιση της πραγματικής μας απόστασης από την αστραπή (σε μέτρα).
Εάν μετρήσουμε μερικές συνεχόμενες αστραπές και βροντές σε ένα διάστημα αρκετών λεπτών και παρατηρήσουμε ότι ο χρόνος που μεσολαβεί μέχρι να ακουστεί η βροντή μειώνεται, τότε η καταιγίδα πλησιάζει προς το μέρος μας! Στην αντίθετη περίπτωση απομακρύνεται.
Μέτρα προστασίας από κεραυνούς
Ο κεραυνός μπορεί να μπει στο σώμα μας από διάφορα σημεία όπως το στόμα ή τα αυτιά. Θα φτάσει στη γη αφού διαπεράσει το νευρικό μας σύστημα με αποτέλεσμα την ανακοπή της λειτουργίας της καρδιάς. Στα σημεία εισόδου και εξόδου μπορεί να εμφανιστούν εγκαύματα, όπως και σε σημεία που βρίσκονται σε άμεση επαφή με διάφορα μεταλλικά αντικείμενα (κέρματα, κλειδιά κ.ά.). Ο κεραυνός είναι επικίνδυνος ακόμα και όταν δεν μας χτυπήσει άμεσα, αλλά απλώς πέσει κάπου κοντά μας.
Στο σπίτι
Στο σπίτι υπάρχουν αγωγοί που μπορούν να μεταφέρουν τον κεραυνό στο εσωτερικό του σπιτιού μας:
Η κεραία της τηλεόρασης είναι πιθανός αγωγός, η υδραυλική και η ηλεκτρική εγκατάσταση επίσης, όπως και τα καλώδια τηλεφώνου.
1. Αποφεύγουμε επαφή με βρύσες και δεν κάνουμε μπάνιο κατά τη διάρκεια της καταιγίδας.
2. Δεν χρησιμοποιούμε το σταθερό τηλέφωνο, αλλά προτιμούμε το κινητό ή το ασύρματο που είναι ακίνδυνα.
3. Δεν μεταχειριζόμαστε ηλεκτρικές συσκευές.
4. Σβήνουμε την τηλεόραση (βγάζουμε και την πρίζα και την κεραία).
Σε μεγάλο υψόμετρο
Οι λόφοι και τα βουνά (λόγω ύψους) είναι σημεία επικίνδυνα κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας.
1. Πρέπει να κατεβούμε όσο το δυνατόν σε χαμηλότερο υψόμετρο πριν την καταιγίδα και να βρούμε έναν κλειστό χώρο.
2. Πρέπει να είμαστε μακριά από δένδρα ή άλλα ψηλά αντικείμενα (κολώνες κ.λπ).
Γενικά
1. Πρέπει να απαλλαγούμε από μεταλλικά αντικείμενα που ενδεχομένως έχουμε πάνω μας και να τα τοποθετήσουμε σε απόσταση τουλάχιστον 100 μέτρα μακριά μας.
2. Το αυτοκίνητο μας προστατεύει από τους κεραυνούς, αρκεί να έχουμε κλειστές τις πόρτες και τα παράθυρα και να μην ακουμπάμε σε μεταλλικά μέρη του αυτοκινήτου μας.
3. Εάν έχουμε ποδήλατο, απομακρυνόμαστε από αυτό.
4. Πρέπει να κάτσουμε με ενωμένα και λυγισμένα τα πόδια και με το κεφάλι μας να ακουμπά στα γόνατα.
5. Το ρεύμα του κεραυνού δεν μπαίνει αμέσως στο έδαφος αλλά αιωρείται στην επιφάνεια. Γι αυτό πρέπει τα βήματά μας να είναι μικρά και αργά.
Αντικεραυνική προστασία και εγκατάσταση αλεξικέραυνου
Τα προηγούμενα χρόνια δεν πέρναγε συχνά από το μυαλό μας ότι υπάρχει πιθανότητα κρούσης κεραυνού μέσα σε κατοικημένες περιοχές. Η πρόβλεψη λοιπόν για αντικεραυνικη προστασία δεν ήταν τόσο διαδεδομένη. Δυστυχώς τα πράγματα άλλαξαν προς το χειρότερο. Τα τελευταία 8 χρόνια έχει καταγραφεί μια αύξηση του φαινομένου κυρίως την περίοδο του χειμώνα κατά 20%. Το ανησυχητικό είναι ότι οι προβλέψεις για το μέλλον από τους επιστήμονες δεν είναι καθόλου ενθαρρυντικές, με τα έντονα και ακραία καιρικά φαινόμενα να είναι όλο και πιο συχνά και όλο και πιο ακραία!
Το 1999 είχαμε το φαινόμενο τις ηλεκτρικής βροχής όπου σε διάστημα μιας ώρας καταγράφηκαν 147 κρούσεις κεραυνών σε σπίτια δίχως αντικεραυνική προστασία, χωρίς εγκατάσταση με αλεξικέραυνο, μόνο στην Αττική. Τα καιρικά φαινόμενα είναι πλέον πολύ πιο έντονα και με καταστροφικές συνέπειες. Για να αποφύγουμε αυτές τις συνέπειες προχωράμε σε λύσεις αντικεραυνικής προστασίας (εγκατάσταση με αλεξικέραυνο), το κόστος των οποίων είναι μηδαμινό μπροστά στην οικονομική επιβάρυνση και το κόστος που μπορεί να προκύψει από έναν κεραυνό. Τηλεοράσεις, ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ηλεκτρικές συσκευές και συναγερμοί είναι οι ποιο ευαίσθητες συσκευές που μπορεί να πληγούν. Υπάρχει κίνδυνος μεγάλος πυρκαγιάς, ειδικά αν έχουμε ξύλινη στέγη χωρίς αλεξικέραυνο.
Πυρκαγιά μπορεί να προκληθεί και αν ο κεραυνός προσκρούσει πάνω σε κεραία και οδηγηθεί στις τηλεοράσεις της οικίας. Αλλά η μεγαλύτερη απώλεια είναι ανθρώπινη και όχι τα υλικά αγαθά. Έχει καταγραφεί ότι κάθε χρόνο χάνουν τη ζωή τους από 12 έως 17 άτομα από κεραυνοπληξία. Για να αποφύγουμε όλους αυτούς τους κινδύνους, κάνουμε πράξη την εγκατάσταση αλεξικέραυνου χωρίς δεύτερη σκέψη. Η πρόληψη είναι αρετή! Δεν χρειάζεται να πάθουμε για να μάθουμε…
Πηγή: fugazigr.wordpress.com

Το παράδοξο των διδύμων

Τα ταξίδια με ταχύτητες κοντά σε αυτήν του φωτός πάντα εξάπτει την φαντασία των ανθρώπων. Όλοι θέλουμε να ταξιδέψουμε στο χώρο για κάποιο χρονικό διάστημα (ένα χρόνο, ας πούμε) και ύστερα να επιστρέψουμε στη Γη. Για τους ανθρώπους που έμειναν στον πλανήτη μας, ο χρόνος στον μεγάλης ταχύτητας πύραυλο μας προχωρά πιο αργά από τον πλανητικό χρόνο. Επομένως, όταν το πλήρωμα του πυραύλου προσγειωθεί στη Γή, ο χρόνος που θα έχει περάσει στη Γη θα είναι μεγαλύτερος από εκείνον που θα έχουν μετρήσει τα ρολόγια των αστροναυτών. Επομένως, οι ταξιδιώτες φθάνουν στο μέλλον του πλανήτη τους.

Στα 1911, ο γάλλος φυσικός Pierre Langevin μελέτησε το ακόλουθο νοητό πείραμα. Φαντασθείτε κάποιον που αναχωρεί για ένα διαστημικό ταξίδι, αφήνοντας πίσω στη Γη το δίδυμο αδελφό του. Όταν επιστρέφει, είναι νεότερος από τον αδελφό του. Για τον αστροναύτη, αυτό είναι ένα χειροπιαστό αποτέλεσμα από το ταξίδι του στο μέλλον της Γης.

Πάντως, ορισμένοι θεωρητικοί φυσικοί είχαν αμφιβολίες για τη δυνατότητα της πραγματοποίησης του φαινομένου αυτού. H επιχειρηματολογία τους βασιζόταν στο γεγονός ότι η θεωρία του Αϊνστάιν δήλωνε τη σχετικότητα της κίνησης. Επομένως, ο αστροναύτης μπορούσε να θεωρεί ότι ο ίδιος μένει στάσιμος και ότι οι δέσμιοι της Γης άνθρωποι απομακρύνονται στην αντίθετη διεύθυνση με την ίδια ταχύτητα. Από αυτή την οπτική γωνία, το ρολόι στη Γή κτυπά πιο αργά από εκείνο που βρίσκεται στο διαστημόπλοιο. Επομένως, ο αστροναύτης συμπεραίνει ότι όταν επιστρέψει από το ταξίδι του, ο δίδυμος αδελφός του θα είναι νεότερος του.

H συλλογιστική αυτή δημιουργεί ένα προφανές παράδοξο. Καθένας από τους δύο αδελφούς θεωρεί ότι στο τέλος του πειράματος ο άλλος θα είναι νεότερος. Ποιος έχει δίκιο; Πάντως, όταν συναντηθούν, θα αναγνωρίσουν αμέσως, από την εμφάνιση τους, ποιος από τους δύο είναι ο νεότερος. Αυτή είναι η αρχή του διάσημου "παραδόξου των διδύμων".

Οι ειδικοί μπόρεσαν να ξεδιαλύνουν την κατάσταση αρκετά γρήγορα και έτσι ανακάλυψαν την αλήθεια. Για τους αμύητους, όμως, οι φήμες γύρω από το "παράδοξο των διδύμων" σηματοδοτούσαν, για πολλά χρόνια, την αποτυχία της θεωρίας της σχετικότητας.

Ποιός είναι, λοιπόν, ο μεγαλύτερος στην ηλικία αδελφός και γιατί;

Το σημαντικό σημείο της επιχειρηματολογίας για το ρυθμό της λειτουργίας ενός ρολογιού ισχύει μόνο από την οπτική γωνία ενός "εργαστηρίου" ή, γενικότερα, των σωμάτων που κινούνται λόγω της αδράνειας. Οι φυσικοί λένε ότι οι τύποι του Αϊνστάιν (στη μορφή που τους έγραψε) ισχύουν μόνο για τα "αδρανειακά συστήματα αναφοράς": Ένας επιβάτης δεν αντιλαμβάνεται την κίνηση μόνο όταν ένα σκάφος ή ένας πύραυλος κινούνται χωρίς επιτάχυνση ή επιβράδυνση.

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι ο αστροναύτης αισθάνεται την επιτάχυνση όταν ο πύραυλος του εκτινάσσεται μακριά. Σχεδόν όλοι γνωρίζουμε σήμερα τη βαρυτική επιτάχυνση την οποία υφίστανται οι αστροναύτες κατά τη διάρκεια της απογείωσης και της προσγείωσης των διαστημοπλοίων.

Επομένως, είναι σαφές ότι η κατάσταση ενός ανθρώπου στη Γη δεν είναι ισοδύναμη με εκείνη ενός αστροναύτη στον πύραυλο. H Γη μπορεί να θεωρηθεί ένα σχεδόν αδρανειακό σύστημα αναφοράς. Ωστόσο, για την επιστροφή ενός ταξιδιώτη του διαστήματος από ένα μακρύ ταξίδι, είναι απαραίτητη η επιβράδυνση και η ακινητοποίηση του σκάφους, έπειτα η επιτάχυνση του προς τη Γη και, τέλος, η επιβράδυνση του ξανά και η ασφαλής του προσθαλάσσωση.

Φυσικά, κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης και της επιβράδυνσης η κίνηση δεν είναι αδρανειακή και οι αστροναύτες υφίστανται τις αντίστοιχες επιταχύνσεις. Κατά τη διάρκεια των διαστημάτων αυτών, οι τύποι που έχουν γραφεί για τα αδρανειακά συστήματα δεν εφαρμόζονται στο "εργαστήριο"-σκάφος και ο αστροναύτης δεν έχει κανένα λόγο να θεωρεί ότι το γήινο ρολόι λειτουργεί πιο αργά.

Το τελικό λοιπόν συμπέρασμα των θεωρητικών φυσικοί είναι πως δεν υπάρχει καμία αντίφαση. Το συμπέρασμα του παρατηρητή στη Γή είναι σωστό, εφόσον το σύστημα αναφοράς του είναι πάντοτε αδρανειακό (με ικανοποιητική ακρίβεια), ενώ ο πύραυλος κινείται με επιτάχυνση.

Το "αφελές" συμπέρασμα του αστροναύτη ότι το ρολόι στη Γη κτυπά πιο αργά, είναι λάθος. Επομένως, ο διαστημικός ταξιδιώτης όταν επιστρέφει στη Γή, έχει ταξιδεύσει στο μέλλον. Όσο πιο γρήγορη είναι η κίνηση του πυραύλου και όσο περισσότερο διαρκεί η πτήση, τόσο πιο μακριά στο μέλλον μεταφέρεται ο αστροναύτης.

Ας κάνουμε τις εξής παραδοχές για να μελετήσουμε αριθμητικά το φαινόμενο

Ας πούμε ότι οι αστροναύτες ταξιδεύουν προς τον αστέρα που αποτελεί τον πιο κοντινό γείτονα του Ήλιου μας: τον Εγγύτατο του Κενταύρου (Proxima Centauri ή Άλφα του Κενταύρου) ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση περίπου 40 χιλιάδων δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων (4,3 έτη φωτός) από μας. Και ότι σύμφωνα με αυτό το σενάριο, ο πύραυλος επιταχύνεται κατά τη διάρκεια των 4,5 πρώτων μηνών της πτήσης. Οι μηχανές του πυραύλου υποτίθεται ότι παράγουν μια ώθηση πάνω στους αστροναύτες κατά 3g – τους κάνει, δηλαδή, τρεις φορές βαρύτερους από ό,τι ήταν στη Γή.

Μετά την επιτάχυνση, το διαστημόπλοιο κινείται με ταχύτητα 250.000 km/s (κάπου το 80% της ταχύτητας του φωτός). Οι μηχανές έχουν πια σβήσει και το σκάφος συνεχίζει να κινείται εξαιτίας της αδράνειας. Τώρα το πλήρωμα μπορεί να ατενίζει το βαρετό θέαμα του σκοτεινού ουρανού.

Προσεγγίζοντας τον Άλφα του Κενταύρου, οι κινητήρες επιβράδυνσης ανάβουν, το σκάφος επιβραδύνεται και τελικά σταματά.

Μόλις φτάσει, στρέφεται κατά 180 μοίρες και αναπτύσσει και πάλι την ίδια επιτάχυνση. Μετά από λίγους μήνες η ταχύτητα του γίνεται σταθερή για αρκετά χρόνια. Φτάνοντας κοντά στον Ήλιο επιβραδύνεται για να προσεγγίσει τη Γη μας.

Σύμφωνα με το γήινο ρολόι η πτήση αυτή διαρκεί 12 χρόνια, ενώ το ρολόι του σκάφους καταγράφει μόνο εφτά περίπου χρόνια. Όταν επιστρέφουν στη Γή, οι ταξιδιώτες έχουν εισχωρήσει κατά πέντε χρόνια στο μέλλον! Αυτός είναι, λοιπόν, ο τρόπος με τον οποίο η "κοσμική μηχανή του χρόνου" λειτουργεί.

Καθυστέρηση των ρολογιών λόγω της βαρύτητας

Γνωρίζουμε από την αρχή της ισοδυναμίας ότι η επιτάχυνση ενός πυραύλου ισοδυναμεί με την παρουσία κοντά του ενός μεγάλου βαρυτικού πεδίου. Έτσι, αν ο ένας δίδυμος αδελφός βρίσκεται σε κοντινή τροχιά γύρω από τον Ήλιο (σε σχέση με τον άλλο δίδυμο που είναι στη Γη), υπάρχει και πάλι το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου. Ο πρώτος δίδυμος αδελφός  αν συναντηθεί κάποτε με τον άλλο, θα διαπιστώσει ότι είναι πιο νέος από τον δεύτερο στη Γη γιατί το ρολόι του ‘έχανε’ (επειδή κυλάει ο χρόνος πιο αργά για αυτόν κοντά στον Ήλιο) ως προς το ρολόι του δεύτερου. Κι όλα αυτά λόγω του ισχυρού βαρυτικού πεδίου του άστρου μας.

Χρησιμοποιήθηκαν και αποσπάσματα από το βιβλίο “Μηχανή του χρόνου”, του αστροφυσικού Igor Novikov στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Εκδόσεις Τραυλός.

Πηγή: Physics4u

Δημιούργησαν νανο-όχημα ενός μορίου, με μήκος ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου ή 60.000 φορές μικρότερο από μία τρίχα

Το μικρότερο ηλεκτρικό όχημα στον κόσμο, το οποίο είναι 60.000 φορές μικρότερο από μία ανθρώπινη τρίχα κατόρθωσαν να δημιουργήσουν Ολλανδοί και Ελβετοί επιστήμονες.



Πρόκειται για ένα μόριο όπου έχουν προσαρτηθεί τέσσερις "ρόδες", το οποίο έχει μήκος ένα νανόμετρο, δηλαδή ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου (60.000 φορές μικρότερο από μια ανθρώπινη τρίχα) και το οποίο κινείται υπό την ώθηση ηλεκτρονίων.

Κάθε "ρόδα" (ρότορας) του νανο-αυτοκινήτου-μορίου, αποτελείται από λίγα μόλις άτομα και είναι προσδεμένη στο "αμάξωμα",δηλαδή στο κυρίως μόριο, με διπλούς δεσμούς άνθρακα. Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παρέχει μέσω ηλεκτρονίων την αναγκαία ενέργεια για να κινηθεί το όχημα πάνω σε μία επιφάνεια χαλκού.

Οι επιστήμονες, χωρίς να έρχονται σε επαφή με το "αυτοκίνητο" που διατηρούσε την αυτονομία του, μπορούσαν να κατευθύνουν κατά βούληση την πορεία του. Προς το παρόν πάντως, κινείται μάλλον αργά: χρειάστηκαν δέκα παλμοί ηλεκτρονικού "καυσίμου" για να κινηθεί κατά έξι νανόμετρα (δισεκατομμυριοστά του μέτρου).

Οι ερευνητές, μεταξύ των οποίων ο Tibor Kudernac του πανεπιστημίου του Τβέντε, παρουσίασαν το επίτευγμά τους στο περιοδικό "Nature". Τέτοιου είδους νανο-οχήματα μπορούν μελλοντικά να αξιοποιηθούν κυρίως στην ιατρική, στη ρομποτική και γενικότερα στη νανο-μηχανική.

Για να υπάρξουν όμως αυτές οι πρακτικές εφαρμογές, θα πρέπει πρώτα να καταστεί εφικτό μια τέτοια μοριακή μηχανή να δουλέψει σε φυσιολογικές συνθήκες, καθώς προς το παρόν "τσουλάει" μόνο σε συνθήκες κενού και σε θερμοκρασία μείον 266 βαθμών Κελσίου.

Πηγή: ΑΠΕ – BBC, Physics4u

Τιμήθηκε ο Κοπέρνικος με το στοιχείο 112 του Περιοδικού Πίνακα

Στις 4 Νοεμβρίου του 2011, η Γενική Συνέλευση της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Φυσικής (IUPAP) που έγινε στο Ινστιτούτο Φυσικής του Λονδίνου ενέκρινε τα ονόματα των τριών νέων στοιχείων, με ένα από τα οποία θα τιμηθεί ο μεγάλος αστρονόμος Κοπέρνικος. Τα ονόματά τους είναι: στοιχείο 110: darmstadtium (Ds), στοιχείο 111: roentgenium (Rg) και το στοιχείο 112: copernicium (Cn).

Είναι αυτά νέα στοιχεία; Πιθανώς όχι. Όλα αυτά τα υποτιθέμενα νέα ανακαλύφθηκαν εδώ και πολύ καιρό. Κατά γενικό κανόνα, αυτά τα ονόματα των «νέων στοιχείων μπορεί να είναι το όνομά από μια μυθολογική ιδέα, ένα ορυκτό, μια τοποθεσία ή μια χώρα, μια ιδιότητα ή ένας πολύ γνωστός επιστήμονας, ακόμα και αστρονόμος!

Όσο για το στοιχείο 112 ή Copernicium, αυτό το εξαιρετικά ραδιενεργό συνθετικό στοιχείο μπορεί να δημιουργηθεί μόνο στο εργαστήριο. Πρωτοδημιουργήθηκε στις 9 Φεβρουαρίου 1996 από μια γερμανική ομάδα, αλλά το αρχικό του όνομα – ununbium – δεν άλλαξε μέχρι σχεδόν δύο χρόνια πριν, όταν μια γερμανική ομάδα επιστημόνων έδωσε επαρκείς πληροφορίες για να αποδείξει την ύπαρξή του. Όταν ήρθε η ώρα να του δώσουν ένα παρατσούκλι, οι κανόνες ήταν ότι έπρεπε να καταλήγει σε “ium” και δεν θα μπορούσε να είναι το όνομα κάποιου που ζει. Στις 19 Φεβρουαρίου 2010, την 537η επέτειο της γέννησης του Κοπέρνικου, η IUPAC αποδέχτηκε επισήμως το προτεινόμενο όνομα και το σύμβολο.

Η διαδικασία ονοματοδότησης προέρχεται από την κοινή ομάδα εργασίας για την ανακάλυψη των στοιχείων, που είναι ένα κοινό όργανο του IUPAP των φυσικών και της Διεθνούς Ένωσης Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC). Από εκεί δίνεται στη Γενική Συνέλευση για έγκριση. Η δε ονοματοδοσία των στοιχείων είχε συμφωνηθεί κατόπιν διαβούλευσης με φυσικούς από όλον τον κόσμο.

Πηγή physics4u

Φυσικοί με τη βοήθεια υπερυπολογιστών θα ελέγξουν τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cardiff θα αρχίσουν να εξετάζουν την πιο διάσημη θεωρία του Αϊνστάιν με τη βοήθεια των πιο ισχυρών υπερ-υπολογιστών στον κόσμο.  Πρόκειται να μελετήσουν  συγκρουόμενες μαύρες τρύπες – ένα από τα πιο βίαια γεγονότα στο σύμπαν – σε πειράματα που θα μπορούσαν να ανοίξουν νέους δρόμους στην καλύτερη γνώση της θεμελιώδους φυσικής.

Στην ομάδα με επικεφαλής τον Mark Hannam – από τη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Cardiff – έχουν χορηγηθεί 16.700.000 ώρες λειτουργίας σε περίπου 1.900 από τα πιο προηγμένα υπολογιστικά συστήματα στην Ευρώπη.

Ο στόχος τους είναι να κινηθούν προς την πρώτη άμεση ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων, που προβλέφτηκαν για πρώτη φορά από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, σχεδόν, 100 χρόνια πριν.

Δεδομένου ότι οι συγκρούσεις των μαύρων τρυπών είναι από τα πιο βίαια γεγονότα στο σύμπαν, υπάρχει η ελπίδα ότι τα συνήθως απίστευτα ασθενή σήματα θα μπορούσαν να διαβαστούν με την πιο προηγμένη και ευαίσθητη τεχνολογία.

Τα βαρυτικά κύματα δημιουργούνται από μάζες που επιταχύνονται – όπως είναι οι μαύρες τρύπες – παρόμοια με τον τρόπο που τα ηλεκτρικά φορτία εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά τα τελευταία είναι πολύ ισχυρότερα από τα βαρυτικά κύματα.

Εκφράζεται η ελπίδα ότι τα αποτελέσματα της έρευνας θα συμβάλουν έτσι ώστε να απαντούν σε ερωτήσεις, σχετικά με το εάν τα αντικείμενα που δημιουργήθηκαν σε αυτές τις κοσμικές συγκρούσεις αποτελούν μαύρες τρύπες, ή ακόμη πιο εξωτικά αντικείμενα.

Ο Hannam χαιρέτισε το ξεκίνημα του έργου ως «πραξικόπημα, και μια τεράστια ευκαιρία" για την επιστήμη.

Η ομάδα του αποτελείται από 20 επιστήμονες από όλο τον κόσμο, η οποία θα περάσει τον χρόνο της στους υπολογιστές για να επιλύσει τις εξισώσεις που θέτει η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, για να περιγράψει τι συμβαίνει όταν δύο μαύρες τρύπες συγκρουστούν μαζί.

Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν τεράστια άστρα "ξεμείνουν από καύσιμα» και – σε ορισμένες περιπτώσεις – καταρρέουν στον εαυτό τους, και γίνονται τόσο πυκνά που το όποιο φως δεν μπορεί να δραπετεύσει, καθώς η "ταχύτητα διαφυγής" που απαιτείται από τη βαρυτική έλξη μιας μαύρης τρύπας είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός.

Η μελέτη των μαύρων τρυπών είναι ζωτικής σημασίας για τη θεωρία του Αϊνστάιν, καθώς η θεωρία βεβαιώνει ότι τίποτα στο σύμπαν δεν κινείται ταχύτερα από το φως.

Εκφράζεται η ελπίδα ότι οι προσομοιώσεις μπορούν να οδηγήσουν σε μια άμεση παρατήρηση των συγκρούσεων μέσω των σημάτων των βαρυτικών κυμάτων – δηλαδή κυματισμοί στον χωροχρόνο – που εκπέμπουν.

Η τεχνολογία ανίχνευσης που χρησιμοποιείται από τους επιστήμονες πρόκειται να προχωρήσει το 2015, όταν ελπίζεται ότι θα μπορούσαν τότε να ανιχνεύσουν βαρυτικά κύματα άμεσα, με αποτέλεσμα την δυνατότητα της πρώτης απευθείας δοκιμής της θεωρίας του Αϊνστάιν.

Θα ήταν, όπως το περιέγραψε ο Δρ Hannam, μια ανακάλυψη για Νόμπελ. Κι αν η ομάδα ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα, τότε θα "ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο σύμπαν – και θα μας μάθει πολλά σχετικά με τη σκοτεινή πλευρά του”.

"Η πραγματική «απόδειξη» της θεωρίας δεν μπορεί να συμβεί στην πραγματικότητα μέχρι το 2015, οπότε οι ανιχνευτές θα ανάψουν”, διευκρινίζει.

“Ο στόχος, εν τω μεταξύ είναι να παράγουμε προσομοιώσεις και να συνθέσουμε αυτά σε κάποιο μοντέλο για το πώς μοιάζουν αυτά τα κύματα."

Ο ίδιος λέει ότι το σημερινό δίκτυο των ευαίσθητων ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων "σπρώχνει τα όρια” της προηγμένης τεχνολογίας.

Η ομάδα θα συνεργάζεται με το ευρωπαϊκό σκέλος του παγκόσμιου δικτύου ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων, που περιλαμβάνει το αμερικανικό παρατηρητήριο κυμάτων βαρύτητας (LIGO) και το Ευρωπαϊκό GEO600, όπως και οι ανιχνευτές Virgo  στη Γαλλία και τη Γερμανία.

Στόχος της είναι να είναι οι πρώτοι που θα ανιχνεύσουν βαρυτικά κύματα, για να παρατηρήσουν ολόκληρο το σύμπαν μέσω της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων.

Εκφράζεται δε η ελπίδα ότι οι νέοι ανιχνευτές θα είναι ευαίσθητοι σε χιλιάδες φορές μεγαλύτερο όγκο του σύμπαντος, σε σύγκριση με τους αρχικούς ανιχνευτές. Οι δε προσεκτικές εκτιμήσεις των φυσικών υποδηλώνουν ότι θα μπορέσουν να παρατηρήσουν  δωδεκάδες εκδηλώσεις βαρυτικών κυμάτων κάθε χρόνο.

Και ο Hannam προσθέτει: “η θεωρία του Αϊνστάιν υπάρχει για σχεδόν 100 χρόνια και δεν έχει δοκιμαστεί σε πιο ακραία επίπεδα. Δεν υπάρχει θεωρία που να έχει παραχθεί από την ανθρωπότητα και να ήταν τέλεια. Κάπου θα υπάρχει μια τρύπα – και όταν την βρούμε, θα αφήσει περισσότερες ερωτήσεις, και αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό. Αλλά το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι η άμεσα παρατήρηση αυτών των βαρυτικών κυμάτων, η οποία δεν έχει γίνει ποτέ."

Πηγή: Πανεπιστήμιο του Cardiff, physics4u