Пређи на главни садржај

Максвелова расподела брзина молекула

Полазећи од истраживања Рудолфа Клаузијуса, шкотски физичар Џејмс Максвел разрађује кинетичку теорију гасова математичким путем и долази до открића функционалног облика расподеле брзина молекула гасова.
Молекули гасова се крећу брзинама различитих бројних вредности. Те вредности су прилично високе. На пример, на температури од 200 C молекули ваздуха крећу се брзином у просеку око 1500 km/h. То је дупло више у односу на брзине путничких авиона.

На платформи Geogebra приказао сам графичку симулацију расподеле брзина молекула:

Брзине молекула идеалног гаса

Корисник може да одабере вредности моларне масе и температуре гаса, а на кривој је означена највероватнија брзина молекула.

Садржај анимације

Основу анимације чини балон испуњен топлим ваздухом:

Први део односи се на расподелу брзина када ваздух није изложен пламену. На ординатној оси није прецизно наведена величина, јер је анимација намењена гимназијској популацији младих људи који похађају други разред и нису у могућности да детаљно упознају расподелу брзина молекула. Димензије молекула нису сразмерне стварној величини из разлога боље прегледности анимације. Оно што није приказано је другачији облик криве за различите гасове. 
Други део приказа тиче се ситуације након загревања ваздуха у балону. Сила теже која делује на балон у овом случају поседује мању вредност, молекули се крећу са већом средњом брзином, док је сила потиска околног ваздуха непромењена. Пратећи део анимације је упоредни график расподеле брзина молекула пре загревања и након тога.

Зашто је десни део криве шири?
Брзине молекула су ограничене апсолутном нулом са леве стране графика, док такво ограничење за молекуле чије су брзине веће од највероватније представља брзина светлости у вакууму.

Да ли би брзи молекули могли да спрже органску материју?
Да, ако су присутни у довољном броју.

Популарни чланци

Референтни систем

Анимација приказује слободан пад лопте на броду који се креће. О тој појави је размишљао изопштени свештеник Ђордано Бруно. Наслутио је да путања лопте неће бити иста у односу на посматраче на броду и копну. Истакнути историчар развоја физике Милорад Млађеновић цитира један Брунов запис: „Замислимо два човека, једног на броду у покрету, а другог изван њега. Нека обојица имају руку у истој тачки ваздуха и нека са тог истог места истовремено сваки испусти по један камен. Камен првог, не скрећући са (вертикалне) линије пашће на одређено место, док ће камен другога бити померен уназад.” 
Ако се појава посматра у односу на обалу мора као референтни систем, путања поприма изглед хоризонталног хица. Опажајући исту појаву на броду, а то је приказано у другом делу анимације, путања је попут слободног пада. Разлика је присутна, јер се камера у другом делу анимације креће заједно са бродом те поседује брзину својствену броду, док је у првом делу анимације била непокретна у односу на брод:

Питоова цев

Једна пример примене Бернулијеве једначине је малени уређај помоћу чега се одређује хоризонтална брзина кретања авиона - Питоова цев.

Прво је приказан приближан изглед цеви, како је памтим из млађих дана док сам опслуживао војни авион Галеб G2. Облик, ипак, не може да буде битно другачији код модерних ваздухоплова. У симулацији је приказано да је Питоова цев у близини кљуна авиона, али то не мора да буде случај. Исто тако није приказан отвор који обезбеђује статички притисак у уређају за мерење брзине. Динамички притисак ваздуха врши деформацију коморе облика ваљка, која се путем полуге и зупчаника преноси на показивач брзине. Полуге и зупчаници нису прикази већ је уместо тога присутна кутија, зато што пренос дејства динамичког притиска није тема лекције о примени Бернулијеве једначине.

Радерфордов модел атома

Ернест Радерфорд је говорио да је каријеру физичара започео када је одлучио да се мане копања кромпира. У улози професора често би се спетљао приликом извођења једначина и студентима је препуштао да доврше започето. Осим физике обожавао је још голф и аутомобиле.  Радерфорд је осмислио први озбиљан модел атома, који је био динамички, полазећи од експеримента са проласком алфа зрачења (језгра атома хелијума) кроз танак листић злата. Злато је користио због велике густине. Сумњао је у исправност Томсоновог статичког модела атома, у складу с којим је атом већим делом сачињен од позитивног наелектрисања, а негативно наелектрисане честице су усађене унутар атома - попут шљива у пудингу, и сматрао је да позитивно наелектрисање у атому заузима много мању запремину. Видео запис
Анимација приказује да је већина позитивно наелектрисаних алфа честица прошла кроз листић злата, са или без скретања, а мали број се одбио под великим углом након директног судара честица са језгром. Дакле, атом је у већем…

Електромагнетне осцилације

Најједноставнији приказ електромагнетних осцилација представља веза калема и кондензатора у струјном колу. Такво коло је присутно у многим електронским уређајима које употребљавамо.  Кондензатор је приказан у облику ваљка и у почетку је био напуњен. Позитиван знак је у складу са позицијом позитивне облоге кондензатора, а приказује и смер струје у колу. У калему настаје магнетно поље, али се постепено формира због присуства индуктивног електричног отпора. Након што се кондензатор испразни, струја самоиндукције пуни кондензатор - у складу са Ленцовим законом.