Tehnocultura SciCast 006 – Gravitația

Tehnocultura SciCast 006 a fost înregistrat duminică, în data de 22 mai 2016, în Londra, Marea Britanie.

Subiectul principal al acestui episod: gravitația.

Audio podcast pe iTunes:
https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2

Video pentru gravitație:

Din volumul Mathematics for the non-mathematician a lui Morris Kline am putut afla ca Gaglileo Galilei și Isaac Newton au avut o influență extrem de mare pentru știință în genere.

Ambii erau matematicieni și au vrut să găsească o metodă prin care să exprime fenomenele naturale cu ajutorul matematicii. Dat fiind că natura prezinta fenomene ce se repetă cu exactitate, cei doi și-au facut o misiune din a transpune natura în matematică.

Galileo Galilei era pasionat de mișcarea obiectele, mai precis a proiectilelor și astfel a creat ideea de funcție în matematică. Newton era pasionat de cursul pe care îl au planetele și telele pe cer și a creat calculul integral. Newton, mai ales, dorea să înțeleagă creatia lui Dumnezeu prin intermediul matematicii. El considera că matematica este potrivită pentru a prezenta natura lui Dumnezeu pentru că credea că natura, fiind o creatie a lui Dumnezeu, este perfectă iar matematica este cel mai bun mijloc de a prezenta ceva perfect.

Crezul lui în Dumnezeu a dus la orientarea către misticism după ce a creat celebra formulă a gravitației F = G m1*m2/r^2 . Indiferent de intenția lui, moștenirea sa legată de forța gravitatiei este valabilă inclusiv azi la calculele ce nu trebuie să îa în considerare relativitatea lui Einstein. Cu formulele lui Newton poți calcula traiectoria unei rachete către Lună, de exemplu, și nu ai nevoie de relativitatea lui Einstein pentru asta.

Galileo ese cel care a făcut experimentul cu obiectele aruncate de pe turnul din Pisa când a ajuns la concluzia că, oricât de grele sunt două obiecte, ele vor cade cu aceeași viteză către pământ. Aerul este singurul impediment care stă în calea realizării unui asemenea experiment cu o bucată de metal și o pană. Iată ce zicea Galileo:
“[…]odată ce am observat aceste lucruri am ajuns la concluzia că, într-un mediu care nu opune rezistență, toate corpurile ar cădea cu aceeasi viteză. ”

Iată că el avea dreptate. Lucrul acesta se petrecea prin a doua parte a secolului al XV-lea, după 1550. Azi putem face asemenea experimente și putem demonstra faptul că o pană cade cu aceeași viteză ca un boovan. Nu uita să urmărești video din show notes:

Omul de știință britanic Brian Cox a vizitat NASA’s Space Power Facility în Ohio, SUA și a putut vedea cum penele cad cu aceeași viteză ca bilele de bowling. Ei s-au folosit de imensa cemră vidată a NASa pentru a da drumul celor două obiecte de la mai bine de 10 metri înălțime. Ambele au atins solul în același timp.

Țin sa vorbesc puțin mai mult de Galilei pentru că, deși prin vremea lui știința începuse să ia experiența și experimentele în serios, Galileo este ce care a făcut legătura dintre experimentele științifice și matematică. Fără matematică lumea fizicii nu ar avea puterea predicțiilor și testelor.

La pagina 285 din volumul Mathematics for the nonmathematician Morris Kline ne vorbește puțin despre metoda științifică a lui Galileo Galilei. Mai precis, Galileo a considerat sa trebuie luate în considerare doar materia și mișcarea atunci când vrei să analizezi natura, nu simțurile tale. De altfel, el, matematician infocat fiind, a propus ca matematica să fie baza pentru orice domeniu al științei. De aici vedem geniul lui Galilei.

Până la Galilei se considera ca mintea umană este capabilă să furnizeze principiile de bază după care funcționează lumea, însă el a atras atenția ca în lumea fizicii experimentul trebuie să ofere acele principii de bază.

Ce a vrut să facă Galilei prin aplicarea matematicii la științele naturii a fost să ofere un fundament cantitativ al fenomenelor. Adepții filosofiilor aristoteliene erau înclinați catre partea calitativă a științeilor. Ei ziceau, “obiectele cad către sol pentru că au greutate și pentru că ele își caută locul natural, adică centrul planetei”. Galilei nu s-a multumit cu asemenea explicatii, ci a fost interesat de aspectul cantitativ al fenomenelor.

Astfel, atunci când dai drumul unui obiect de la o anumită înălțime, Galileo dorea să știe încât timp va atinge solul și cu ce viteză. În cădere liberă viteza și timpul sunt conectate prin formula v = gt sau v = 9,8t care este formula vitezei obiectelor în cadere libera cu viteză inițială zero.

Galilei a lovit doi iepuri-o lovitură: a stabilit fundamentul matematic at științelor, dar a și stabilit folosirea funcțiilor de genul v = 9,8t ca axiome ale unor fenomene naturale. Folosind asemenea funcții-axiomă am putea ajunge la descrierea unor fenomene mai complexe. Astfel, știința lui Galilei era una descriptivă și cantitativă. Galilei nu se interesa de ce se petrec anumite lucruri, ci cum se petrec, în ce timp, ce rezultate putem aștepta. Lucrul acesta l-a făcut în dușmanul lui Descartes care zicea că, înainte de a vedea cu câți metri pe secundă care un obiect, trebuie să știm de ce acel obiect cade.

Introducerea, decătre Galilei, a conceptului de funcție a revoluționat știința care a văzut crearea, de-atunci și până acum, a multor funcții care descriu, în termeni simpli, o mulțime de evenimente naturale. Funcțiile sunt reprezentate, matematic, sub forma unor formule de genul v = 9,8t.

După ce Galilei a stabilit fundamentul cantitativ și matematic al științei restul oamenilor de știință au putut lucra pe acest model pentru a ne duce mai aproape de cunoașterea naturii.

Tocmai de aceea Newton ne zică că gravitatia este o forță exprimată matematic ca fiind F = G m1*m2 / r^2. Altfel, daca nu era Galilei înaintea lui Newton sa faca schimbarea de tactticiă in lumea științei, atunci Newton explica gravitatia ca fiind atracția dintre două corpuri pentur că ele au masă și atât. Nu am fi putut calcula cum și în ce mod putem folosi gravitatia pentru a explica o multime de fenomene gen căderea obiecteleor ori traiectoriile planetelor în jurul Soarelui.

Newton a avut ideea genială de a considera ca traiectoriile planeteler și caderea obiecteleor spre sol sunt generate de aceeași forța, aceea a gravitației. Conform formulei lui F= G m1*m2/r^2, în care G este constanta gravitatională și este egală cu 6,67*10^-1 n M^2/kg^2. Măsurarea G a fost făcută de Henry Cavensidh în 1798, după moartea lui Newton.

Azi știm că profesorii din liceau ne-au mințit când ne-au spus ca gravitatia este o forță, precum credea Newton. Cu toate acestea, folosind interpretarea de forță ne permite să facem multe lcururi în viața de zi cu zi. Forța de gravitație dă greutate lucrurilor așa că la nivelul vieții cotidiene fizica newtoniană este aproximarea cea mai bună.

În viața de zi cu zi știm termenul de greutate, adică forța cu care Pământu atrage fuctele din cântar. La piață ți se zice că ai un kilogram de mere și ti se zice ca greutatea este de un kilogram, însă este greșit. Masa este un kilogram iar greutatea, care este o forță, este de 10 N. În orice caz, nu te du la piată să ceri roși ce au o greutate de 10N. Cântarele măsoară forța sau grautatea, nu masa, dar p baza acelei forțe poți deduce masa, mai ales când știm că greutatea naostră la nivelul solului este egală cu Fg = m *g.

Atunci când cântarul îți arata 100 de kilograme, tu trebuie să știi că a măsurat 100 kg * 10 m/s = 1000 N, dar că afișează rezultatul împărțit la 10. Așa vezi masa, în kilograme.

Diferenta dintre masă și greutate este simplă: masa este cantittea de materie a unui obiect, cantitate care nu se schimbă, dar greutatea, forța fiind, este diferită pe Terra în comparatie cu greutatea ta pe Lună. Un om de 100 de kg sau 1000 N pe Terra as avea aceleași 100 de kg pe Lună, dar greutatea lui ar fi 17% din greutatea de pe Terra, adică de 6 ori mai mică.

Pe Lună un om de 100 de kg ar avea o greutate de 0,17 * 1000 N = 170 N, de 6 ori mai puțin. Ai putea sări destul de sus pe Lună daca ai pute trăi fără aer și în vid cosmic 😀

Folosind formula lui Newton putem afla ca forța de atracție dintre Lună și planeta noastră este de 1,98 * 10^20 N iar forța e atracție dintre Saore și planeta naostră este de 3,57*10^22 N, cam de aproape 200 de ori mai mare. Daca acceleratia gravitatională este 9,81 m/s^2 la nivelulu solului, la distanța la care este Luna, g este 0,002 m/s^2. Destul de mică, dacă pui un om la acea distanța, dar destul de mare autnci când iei masa Lunii în calcul.

Legat de gravitatie și de acceleratie gravitatională, exista un termen ce defintește influența gravitațională a unui corp ceresc: fântână gravitaționala sau gravity well în engleză. Penru Terra, influența gravitatională sau fântâna gravitationalăse întinde până la 1,5 milioane de kilometri distanța de noi. Tocmai de aceea Luna, deși simte o acceleratie gravitatională de numai 0,002 m/s^2, înca orbitează planeta noastră.

Atunci când vrei să scapi de pe o planetă trebuie să ții cont de fântăna gravitațională. În discuție apare, inevitabil, viteza de evadare sau escape velocity care este 11,2 km/s pentru Terra și 2,4 km/s pentru Lună. Odata ce ai aceste viteze minime tu poți scăpa de infleunța gravitațională a acestor două corpuri cerești.

Viteza de evadare este calculată cu ajutorul formulei:
v = sqrt( 2G*M /r ),
unde
– G este constanta gravitatională – 6.67408 × 10^-11 N m^2/kg^2
– M este masa Terrei 5.972 × 10^24 kg
– r este distanța până la centrul Terrei 6,371 km

Daca viteza de evadare de pe Terra este de 11,2 km/s , atunci îti poți da seama de ce Jules Verne nu putea trimite oameni pe Lună. În volumul de ficțiune De la Pământ la Lună el imaginase un lansator în formă de tun cu oameni care să fie în acel obuz și care sa fie propulsati către Lună. Obuzul ar fi căzul la numai câțiva kilometri distanță iar oamenii ar fi murit pe loc datorită acceleratiilor enorme generate în momentul în care tunul arunca obuzul către cer.

Pentru cei car nu vor să evadeze este bine de știut faptul că g, acceleratia gravitațională, nu este aceeasi peste tot. Este mai mare la poli și mai mică la ecuator, este mai mare în zona munților și mai mică în centrul oceanului. Depind de cantitatea de materie dintre locul în care ești și centrul planetei și de roația planetei în jurul axei proprii.

Așadar un om de 80 de kilograme care ar avea o greutate de 800 N in zona României ar avea o greutate de 797 N în zona ecuatorului. Un lucru de luat în calcul este și aparenta forța centrifugă a Terrei care împinge oamenii și care este de sens opus gravitației. Gândește-te ca un om din zona ecuatorului se deplasează în jurul axei Terrei cu 460 m/s împreună cu tot cu atmosfera de acolo și astfel el simte două forțe: cea de atracție a planetei și forța aparentă centrifugală.

Știind acest lucru și faptul că distribuția masei pe Terra este diferită ne putem da seama de ce nivelul mării nu este același peste tot. De exemplu, nivelul mării este mai ridicat în zonele cu munți, pentru ca acolo este mai multă materie comparativ cu zone de deșert, de exemplu. Minute Physics a prezentat pe YouTube un asemenea caz. Filmul il poți vedea în show notes la acest podcast:

Tocmai de aceea geodezii, oamenii care calculează valorile accelerației gravitaționale peste tot pe Terra, au creat tabele imenese cu nivelul mării peste tot pe planetă. Acele tabele imense ajută sateliții GPS să îți zică faptul că tu ești la nivelul mării și nu la 50 de metri sub acest nivel. Important re deținut: datorită faptului ca gravitatia nu este aceeași pe Terra, nivelul mării este mai sus în zone cu munți și mai jos în centrele oceanelor daca fundul oceanului este plat și nu are și el, la rândul lui, munți subacvatici.

În show notes poți vedea cum arată harta gravitatiei pe Terra: are o formă foarte ciudată. Seamă cu un cartof. Cei de la National Geographic au publicat poza asta acum 5 ani iar harta în sine a fost creată de către cei de la ESA cu ajutorul datelor primite de la satelitul GOCE:
harta-gravitatiei-terra

Formula lui Newton are si o variantă mai generală: F = ma, unde aeste accelerația corpului. Formula gravitatiei are forma prescurtată F = m * g, unde g este accelerația gravitațională iar g este:
g = G * M / r^2

Interesant lucru: cum putem afla masa Terrei fără a avea un cântar cu care să măsurăm această masă imensă?

Ei bine, dat fiind că știm formula lui Newton legata de gravitatie și stim că g este egal cu G*M/ r^2, putem afla masa Terrei. Cum facem asta? Mai întâi aflăm cât este valoarea efectivă a lui g mic făcând un experiment simplu: dăm drumul unui obiect de la o anumită înălțime și apoi calculăm acceleratia lui folosing o formulă de genul h = 1/2 a*t^2. Știind înălțimea și timpul în care obiectul a căzut, așa aflăm acceleratia.

În felul acesta aflăm că acceleratia g m= 9,8 /s^2. Când folosim formula g = G*M/r^2 , noi știm G, de la experimentul lui Cavendish, știm raza planetei încă de pe vreme lui Euclid, știm g mic și mai rămâne să facem un mic calcul matematic pentru a afla masa Terrei care este 5,972*10^24 kg.

Uite cum Galilei a revoluționat știința oferindu-ne matematica drept instrument cu care putem afla o sumedenie de lucruri fără a avea nevoie de instrumente imposibile.

Dar cum rămâne cu forța gravitației în zona sateliților artificiali ori chiar în zona ISS?

Ai văzut multe filme în care astornauții de la bordul ISS plutesc și nu simt nici o forța a gravitatiei? Dar cum este posibil asta? Înseamnă că gravitația nu mai funcționează acolo dar apoi îsi amintește cumva că avem Luna și pornește din nou în zona Lunii?

Daca este să facem un calcul simplu, folosind formula amintita mai sus g = GM/R^2 atunci vom afla că g = 8,68 m/s^2. La nivelul solului g = 9,81 m/s^2 iar la nivelul ISS, la 400 de km altitudine, este g = 8,68 m/s^2. Un om de 80 de kg care ar simti o greutate de 800 de N la nivelul solului ar simți o greutate de numai 695 N, adică cu 15% mai mică.

Dar de ce plutesc? Ei bine, datorită faptului că au viteze mari când obitează planeta la fiecare 90 de minute, la viteze de 7,66 km/s, accelerația centrfuglă anulează acceleratia gravitatională. Atunci când calculezi accelerația generată de un corp care se rotește la limita unui cerc cu raza de 6771 de km cu o viteză de 7,66 km/te folosești de o formulă fizica de genul:
a = v^2/ r
– a – acceleratia centrifugală

Știind v, numita și viteză tangențială, și r, distanța până la centrul planetei, aflăm că a este 8,67 m/s^2. Diferențele de 0,01 m/s^2 ce le vezi în show notes se datorează unor rotunjiri facute de mine. Cu alte cuvinte, observăm că acceleratia gravitatională este anulată de către acceleratia centrifugală.

Explicatia dată de Veritasium pe YouTube poate fi văzută în show notes:

Tot folosindu-ne de formula gravitatiei a lui Newton putem afla de ce Luna are o influența mai mare asupra mareelor decât Soarele. Soarele are o influenta gravitățională de 200 de ori mai mare decât Luna, însă Luna este cea care dictează desfășurarea mareelor pe planeta noastră pentru că, în cazul mareelor, nu valoarea forței contează, ci contează cât de mult variază forța cu distanța, adică ne interesează cât de mult variază forța de atracție a Lunii atunci când mergi de pe un punct la sol la un punct in interiorul planetei (dF/dR).

Se pare ca forța de atracție a Lunii variază -1,03 * 10^-12 N/m. În cazul Soarelui forța gravitatională variază cu -4,77*10^-11 N/m. Cu alte cuvinte, în cazul mareelor Luna are o influența de două ori mai mare, deși atractia gravitatională este de 200 de ori mai mică.

Mai departe, știind formula gravitatiei a lui Newton putem afla ce viteză trebuie să aibe un satelit daca vrea să rămână în orbită în jurul planetei noastre. Tot ce trebuie să facem este să folosim aceleași calcule folosite la ISS ca să aflăm de ce astronauții sunt în stare de imponderabilitate la 400 de km altitudine si la o viteza de 7,66 km/s.

Atunci cănd G = Fc rezultă că G*m1m2/R^2 = m * v^2/R iar v = sqrt(GM/R). Așa aflăm că ISS trebuie să aibe o viteză de 7,66 km/s iar un satelit GPS, care este la 20 000 km altitudine are nevoie de numai 3,8 km/s.

Cu toate că se pot face o multime de calcule folosind formulele lui Newton, Einstein a fost cel care ne-a arătat, de fapt, ca forța de gravitație este iluzorie, ea nu există.

Cum vine asta?

Eintein și-a dat seama de faptul că prezența masei sau a energiei curbază spatiul iar acea curbură este perceputa ca fiind forța de gravitație. Einstein a creat Teoria Generala a Relativității în 1915 pentru a explica această deformare a spatiului și a timpului. În cadrul teoriei spatiul și timpul sunt văzute ca fiind parte a aceliași sistem spatiu-timp, un tot unitar care suferă modificări datorită prezenței maselor.

Conform acestei teorii noi la vremea ei, lumina, care nu are masă, ar fi trebui sa urmeze curbura spatiului în zona corpurilor de mașa mare. La numai 4 ani de zile, în 1919, s-a observat ca lumina urmează o traiectorie curbă în zona Soarelui, dând astfel autoritate Teoriei Relativității Generale a lui Einstein.

De atunci și până azi s-a demonstrat această teorie de nenumărate ori și este, de fapt demonstrata zilnic, în fiecre secundă, de existența sateliților GPS. Relativitatea generală prezice faptul ca timpul trece mai încet in zona corpurilor masive iar teoria specială a relativității spune ca un corp în mișcare va percepe un timp încetinit. Atunci când sateliții GPS au fost trimiși în spatiu s-a descoperit ca timpul măsurat de aceștia la 20 000 de km altitudine și la viteze de 3,8 km/s este cu 38 de microseunde/zi înaintea timpului măsurat la sol. De aceea, sateliții au ceasuri atomice care regleză timpul în așa fel încât timpul măsurat de sateliți să fie exact același cu timpul de la sol.

Cu alte cuvinte, teoriile lui Einstein sunt demonstrate zilnic și, astfel, interpretarea că gravitatia este un efect al curburii spatiu-timpului generata de prezența maselor este considerata fapt.

Chiar am avut un episod despre tehnologia GPS la TVS Brașov și poți vedea episodul în show notes:

Așadar, nu există o forță a gravitației, deși putem folosi acele calcule în multe situații, ci exista o deformare a spațiu-timpului. Michel van Biezen explică pe YouTube cum vine treaba cu forța iluzorie a gravitatiei. Filmul poate fi văzut în show notes:

Pentru a înțelege teoria lui Eintein despre relativitate nu utia să urmărești filmele făcute de SCience Asylum și postare în show notes:
– partea I

– partea II

– partea III

Nu trebuie să uit și de filmele făcute de cei de la PBS Space Time, un canal care explică foarte bine lucruri din lumea fizicii. Din nou, alte filmeo despre iluzoria forța a gravitației sunt în show notes:
– film 1

– film 2

Și acum câteva întrebări mai ciudate legate de gravitatie:
1. Dacă trag cu arma pe Lună, ce se întâmplă. Vsauce a investigat acest lucru și a ajuns la concluzia că, daca ești pe Lună și tragi cu o armă ce imprimă o viteză de 1,6 km/s glontelui, atunci glontele va avea suficient de mare viteză înât să orbiteze în jurul Lunii și apoi să te lovească în ceafă după ceva timp. Video în show notes:

Dar ce te-ai face daca interiorul planetei ar fi gol și tu ai fi închis în interiorul planetei? Minute Physics a răspuns la întrebarea aceasta și se pare ca tu ai pluti fără să simti nici un fel de forța pentru că suprafața planetei te-ar atrage din toate părțile cu aceeași forță:

Dar cum vine treaba cu undele gravitationale? Atunci când doua corpuri cu mase apropiate orbitează unul în jurul celuilalt ele generează unde gravitationale care se propagă în spatiu. Acele undegravitaționale duc o mică parte din energia celor două corpuri cu ele astfel că, în timp, cele două corpuri ajung să intre în coliziune unul cu altul.

Dacă ai lua Soarele și l-ai mișca viguros dintr-o parte în alta, atunci ai genera unde gravitationale care se popagă în spatiu. Acele unde gravitationale nu ar fi altceva decât o deformare a spatiu-timpului care se propagă, asemene undelor electromagnetice unde iei un electron, îl zgâlțâi viguros, și apoi câmpul eelctric și câmpul magnetic din jurul acelui electron se deformează iar acea deformare sub forma unui val se propagă în spatiu.

Michel van Biezen ecplică foarte bine ce sunt aceste unde gravitaționale, care au energie extrem de mică și lungimi d eundă foarte mare, pe canalaul său de YouTube. Video este în show notes:

CE se întâmplă cu lumina atunci când vrea să evadeze din zona unor stele sau corpuri cu gravitație foarte mare, precum stele neutronice? Ei bine, lumina va pierde energie încercând să evadeze și acest lucru se traduce în mărirea lungimii de undă. Fenomenul se numește gravitational redshift sau deplasarea spre roșu datorată gravitatiei și este mai pronunțată în zona stelelor neutronice.
Michel van Biezen, de pe YouTube explică mai bine. Video în show notes:

Azi am aflat că:
– obiectele cad spre sol cu aceeași viteză, indiferent de masa lor
– Galileo este cel ce a revoluționat lumea științei prin introducerea abordării cantitative și descriptive a fenomenelor fizice
– Galileo este cel care a introdus matematica drept instrument de bază în lumea fizicii
– cântarul măsoară forța, adica greutatea, dar îti afișează masa
– corpurile cerești au o fântână gravitationala și, ca să scapi de fântâna gravitațională a Terrei, ai nevoie de o viteza de 11,2 km/s
– Newton a creat formula matematică a gravitației și a facut legatura dintre obiectele care cad și traiectoriile planetelor
– pe Lună greutatea uui om este de 6 ori mai mică
– masa este cantitatea de materie și este constantă iar gravitația este forța cu care un corp ceresc te atrage și este variabilă
– gravitația nu este aceeași pe toata planetă (vineva de la ecuator cântărește cu 0,3% mai puțin față de unul la poli)
– știind formula lui Newton putem afla masa planetei noastre și apoi densitatea (știind masa și raza dens = M/ ( 4/3 * pi*r^3) )
– de ce astronauții de la bordul ISS nu simt forța gravitației: acceleratia centrifuga anulează acceleratia gravitatională ()la nivelul ISS g = 8,68 m/s^2
– Luna are o influență de două ori mai mare în cazul mareelor pentur ca variația forței pe unitatea de metru este mai mică în cazul Lunii decât în cazul Soarelui
– pentru ca un satelit să fie în orbita stabilă în jurul Terrei el trebuie să aibe o viteză de v = sqrt(GM/R)
– Einstein ne-a demonstrat că nu există o forța a gravitatiei, ci că există o deofrmare a spațiu-timpului în prezența maselor
– sateliții GPS experimentează un timp cu 38 de microsecunde/zi înaintea noastră, pe Terra
– dacă dai cu tunul pe Lună, atunci riști ca obuzul să te loveasca în ceafa după ce a făcut o orbită în jurul Lunii
– undele gravitationale sunt deformări ale spatiu-timpului care se propagă atunci când o masă de dimensiuni mari este supusă unor mișcări alternative foarte rapide

Întrebarea săptămânii: de unde apare magnetismul?

În episodul 22 pe canalul de YouTube profesorul Nicolae Crețu ne-a explicat originea magnetismului.

Ce este magnetismul? Ce provoacă magnetismul în anumite substanțe? De unde știm cum funcționează magnetismul și ce legătură exstă între magnetism și electricitate?

Despre originea magnetismului ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Magnetismul este proprietatea corpurilor de a atrage sau respinge magneți ori de a atrage metale precum fierul. Obiectele magnetice sunt folosite la crearea acului busolei, la motoare electrice, dar și la aparatele cu rezonanță magnetică nucleară.

Un lucru mai puțin știut este faptul că magnetismul întâlnit la toate substanțele este provocat de electronii din atomi.

Din electromagnetism se știe că un curent electric sau, mai bine zis, o sarcină electrică în mișcare determină apariția unui câmp magnetic.

In interioul atomului electronii există pe anumite nivele de energie în cadrul orbitalului în care aceștia pot fi găsiți. Pe același nivel de energie electronii se cuplează doi câțe doi.

Acești electroni fac două miscări în interiorul atomului:
1. mișcare de rotație în jurul nucleului atomic, generând astfel un moment magnetic orbital
2. mișcare de rotație în jurul axei proprii, generând astfel un moment magnetic de spin

Atunci când electronii sunt în perechi momentul magnetic de spin este anulat, dar mai rămâne momentul magnetic orbital. Astfel avem de-a face cu materiale dimagnetice.

Atunci când avem electroni în numâr impar atunci avem de-a face un magnetism generat de momemtnul magnetic de spin al eletronilor singuri. Astfel de substanțe se numesc paramagnetice.

Mai este cazul substanțelor feromagnetice, feromagnetismul fiind capacitatea fierului de a se magnetiza permanent și de a fi atras de magneți. Feromagnetismul este cel pe care îl întâlnim cel mai des în practică, celelalte tipuri de magnetism diamagnetism, paramagnetism și antiferomagnetismul fiind destul de slabe pentru a fi detectate la fel de ușor ca în cazul feromagnetismului.

Diagmanetismul este fenomenul prin care se generează un câmp magnetic opus atunci când obiectul este introdus într-un câmp magnetic anume. Respectiv, materialele diamagnetice vor respinge materialele magnetice.

Paramagnetismul este fenomenul prin care un obiect introdus într-un câmp magnetic va fi atras de acel câmp magnetic. Este situația în care momentele magnetice interioare se aliniază în așa fel încât obiectul este atras de generatorul de câmp magnetic.

In ceea ce priveste magneții, există câteva tipuri de magneti permanenți: cei din materiale metlice, precum magnetita (
Fe3O4), cobaltul, nichelul, cei din materiale compozite, precum ferită ori AlNiCo și magneți din metale rare, precum magneții de neodim0fier-boron sau, mai simplu zis, magneții din neodim.

Minutul de tehnologie

Geek News Central: luptă mare a companiilor TV din SUA impotriva liberalizării set-top boxurilor. Consumatorii vor să folosească acele aparate ca să vadă orice canal de la orice companie TV
Extreme TEch: Google va bloca Falsh începând cu toamna 2016
Security Now 560: lupta dintre Google și Oracle continuă pe fondul folosirii api-urilor Java de către Google / video
Fully Charged YouTube: primele teste cu funcția Summon aka cheamă de la automobilele electrice Tesla
Android Authority: ecranele flexibile nu sunt disponibie în dispozitivele noastre pentru că industria nu este în stare să creeze volumul necesar. Din fericire cerere există.
HotHardWare.com: avem detaliile și specificațiile plăcii video Nvidia GeForce GTX 1080

Știri din lumea științei

SciShow: peștera Movile, de lângă Mamaia, loc în care trăiesc animale izolate în urmă cu 5,5 milioane de ani
ScienceAlert: metastudiu arată că OMG-urle sunt benefice pentru oameni
Naked Scientists: telepatia nu există, big bang care se repetă, lanseaza rachete din rachete
Universe Today: hubloul prin care se uită astronauții ISS către Terra a fost lovit de un micrometeorit. Hubloul, numit Cupola, aparține ESA și a fost construit să suporte impact minor cu resturi spatiate mai mici de 1mm
ScienceMag: eucariote fără mitocondrii. Ele aparțin genului Monocercomonoides și pot fi găsite în interstinere unor rozătoare mici ce aparțin genului Chinchilla. Ele sunt native ale Anzilor sudamericani.
Scholarly OA: jurnale de bună credință deturnate de șarlatani. Cazul jurnalului de știință portughez Ciência e Técnica Vitivinícola + Turcii au și ei jurnale științifice false datorită turcului Hakan Murat Korkmaz
Vocativ: ISS a orbitat Terra de 100 000 de ori de la lansarea sa () 20 Nov 1988
Seeker Daily: există deja refugiați ai schibmărilor climaterice, prima victimă foond insulele din Oceania
RetractionWatch: după ce jurnalul DNA and Cell Bology a început să folosească tehnologia anti-plagiat iThenticate ei au descoperit înre 4-6 lucrări plagiate lunar, undeva pe la 2% din totalul de lucrări pe care le primesc spre verificare

Despre ce se mai discută în lumea pseudoștiinței?

Grupul pseudoștiința pe FB: Rețeuea de spitale Regina Maria sponsorizează venirea șarlatanului Dr. Oz și, când i se atrage atenția că face mizerii, reprezentanta spitalului spune că Dr. Oz este apreciat pentru că este vedetă TVlink FB către Rgina Maria și comentarii / NBC USA: despre șarlatanul Dr. OZ și minciunile lui

Bonus

Cosmin Niță prezintă, pe YouTube, cartea Fizica Povestită a omului de știință Cristian Presură. Un review scurt despre gravtație, magnetism, relativitate și alte domenii ale fizicii
Tehnocultura: Tu ești radioactiv. 5000 de atomi de Potasiu-40 de descompun în tine chiar acum
It’s OK to be smart: 6 reacții chimice care au schimbat lumea
You Are Not So Smart podcast: 076 the genetic falacy – psihologie, zicem ca ceva este adevărat pentru că cineva cu autoritate a zis asta
The New York Times Science FB: 360 de grade deasupra Pluto
Compound Chem: ioni poliatomici
Reacțions: guma nu stă 7 ani în stomacul tău
Ted-ED: cum funcționează memoria computerelor
Interesting engineering: cum să folosești sârme pentru a descuia uși
TechQuickie: harduri hibride pentru stocarea datelor
Big Think: Lewis Black spune că political corectness este undeva între a fi crispat și prost
Top 8: lucruri greu de crezut (homarii sunt nemuritori, hărțile ne mint, Roma este mai la nord de New York, ajungi repede în spațiu)
I lecture online: folosește cunoștințele de fizică pentru a afla de ce frânele reușesc să oprească rotile mașinilor
Ted-ed: originea mutor teorii ale conspirației
Universe Today: diferența dintre magmă și lavă
Chemical and Engineering News: chimia ochelarilor de soare
It’s ok to be smart: ce este fondul cosmologic de radiații?
Ted-Ed: să învățăm ce sunt biofilmele, acele straturi de bacterii care se formează în mutle locuri

Vizitează

Tehnocultura pe Facebook
Grupul știința pe Facebook și Știința pe Facebook
Grupul Știința, candelă în întuneric
Grupul Pseudoștiința pe Facebook

Trackbacks/Pingbacks

  1. Cu ce mă mai ocup? Podcasturi din care ai ce învăța: Tehnocultura SciCast | Manuel Cheta - 23. May, 2016

    […] cel mai nou episod, Episodul 6: Gravitația, am discutat, mai întâi, despre importanța lui Galilei în transformarea modului în care […]

Leave a Reply