Пређи на главни садржај

Циклотрон

Ернест Лоренс, амерички физичар и један од челних људи пројекта „Менхетн” који ће од САД начинити суперсилу, је крајем двадесетих година прошлог века размишљао о стварању уређаја за убрзавање честица - акцелератора - тако да буде економичан и по величини и по цени. Његов проналазак је унапредио истраживања у физици честица и донео му Нобелову награду.
Уређај сачињавају два магнета између којих су положени дуанти, компоненте начињене од метала у облику латиничног слова D. Оно што у анимацији није приказано је да су дуанти везани за извор електричног поља различитог поларитета:


У процепу између дуаната је присутно електрично поље путем чега честица стиче кинетичку енергију. Након што честица напусти процеп и уђе у дуант дејство електричног поља престаје, али на честицу делује магнетно поље које једино утиче на правац вектора брзине. Након што протекне половина периода кретања дуж криволинијске путање, честица поново долази испред процепа, али је електрично поље променило поларитет тако да се брзина честице изнова увећава у процепу. Током друге половина периода, честица је у другом дуанту и на њу поново делује магнетно поље.
С обзиром да је полупречник путање честице у сразмери са њеном брзином:
r ~ υ
удаљеност честице у односу на средиште циклотрона се увећава током сваког проласка кроз процеп између дуаната.
Период кретања се изражава једначином:
Т = 2·π·r/υ
Ове две релације указују да је период кретања честице у циклотрону сталан, упркос увећању полупречника путање. То је значајно за синхронизацију промене поларитета електричног поља - на почетку се успостави вредност и не постоји потреба да се у даљем току мења. Међутим, ако се честица креће релативистичком брзином синхронизација је нешто сложенија.

Коментари

Популарни чланци

Карноов циклус

На почетку индустријске револуције постојала је потреба да се унапреди рад парне машине и ефикасност. Сади Карно, физичар и официр у француској војсци, размишљао је о томе који гас/пару је потребно употребити и на какав начин да би се остварио највећи степен искоришћења. Из тог делања је проистекао други закон термодинамике, мада установљен од стране других физичара. Треба запазити да је Карно све време писао о калорику као радној супстанци парне машине - флуиду који садржи топлотну енергију и струји између објеката на различитој температури. Није први пут да се у физици стиже до нових открића помоћу погрешних претпоставки. Графички приказ машине, такозвани Карноов циклус, је уведен у физику много година касније. Приказ представља Карноову топлотну машину, на начин како је он замислио рад уређаја са највећим степеном искоришћења калорика:

Централни део записа сачињава цилиндар са радним телом. Карно није прецизно назначио о каквом флуиду се ради. Са леве стране је грејач, извор топло…

Једначина континуитета

Условљеност брзине протицања флуида површином попречног пресека струјне цеви први је уочио Леонардо да Винчи. Он, наравно, није изучавао струјне цеви већ је појаву уочио осматрајући протицање воде при различитим условима. Галерија Уфици у Фиренци садржи импозантну збирку његових нацрта и модела, али се Леонардово име ипак ретко помиње у контексту открића у физици - јер не постоје. Узрок томе сигурно није слабо познавање математике, јер би у том случају и Мајкл Фарадеј проживео живот као непознати књиговезац. Према томе, математичка формулација једначине није његово дело.

Запис је могуће употребити као пратећи садржај наставе физике у гимназији. Струјна цев садржи три струјне линије, а свакако их може бити много више, и то што се не секу је последица ламинарног протицања флуида. Ламинарност представља неопходан услов за формулисање једначине континуитета, у облику који се наводи у гимназији. Исто тако флуид поседује сталну густину упркос промени притиска, а ни вискозност није присутна…

Микроталасна пећница

Приметила сам два се две шоље од истог материјала, а различите боје, неједнако загревају у миктоталасној. Зашто? Микроталаси су електромагнетне природе, а молекули воде поседују просторно раздвојене центре позитивног и негативног наелектрисања - што је својтвено електричним диполима - тако да електрично поље таласа утиче на кретање молекула воде у храни. Због дејстава молекула воде са суседним молекулима воде, појачано кретање молекула у посуди са спољне стране се преноси према молекулима у унутрашњости. Такво преношење енергије између молекула је кључно за кување у миктоталасној, јер јачина миктоталаса слаби при продирању кроз храну па би средиште намирнице остало сирово да није те појаве.
Не видим разлог због чега би различите боје посуде утицала на брзину загревања, јер микроталаси у пећници дејствују једино са молекулима воде. Постоји могућност да у некој шољи постоји дефект испуњен водом па то утиче на брзину загревања.

Боров модел атома

Не дешава се често да физичар изнад улазних врата своје куће држи потковицу, а то је Нилс Бор чинио. Посао професора није баш обављао са великим ентузијазмом, али је волео да дискутује са студентима не устручавајући се да покаже да нешто не зна, а понекад би са њима решавао укрштене речи или играо стони тенис, што га је чинило популарним међу младим људима. Током Другог светског рата је био принуђен да побегне из Данске у САД, где се придружује пројекту „Менхетн“, односно тиму физичара који се бавио израдом прве нуклеарне бомбе. Након катастрофе у Јапану преобразио се у предводника оних који су се залагали за забрану коришћења нуклеарне енергије у војне сврхе.  Радерфордов ђак је учинио исто што и његов професор - надмашио је учитеља. Боров модел атома данас има једино историјски значај, али му посвећујем страницу јер представља непроцењив помак у развоју физике. У чланку о Радерфордовом моделу атома поменуо сам да је поседовао једну велику ману: такав атом би могао да постоји кратко…