Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:26 • sest 21:28 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:24 • Sest 05:22 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:10 • Síðdegis: 18:30 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:11 • Síðdegis: 12:20 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Hreyfast báðir endar á hlut á sama tíma þegar ýtt er á annan hvorn endann?

Viðar Guðmundsson

Nei, boðin þurfa að berast til hins endans á hlutnum. Við vitum að afstæðiskenning Einsteins segir að engin boð berist hraðar en með ljóshraðanum. En það er allt annað sem veldur hér mestu um takmörkun boðhraðans, jafnvel þótt hluturinn virðist harður viðkomu.

Allt þéttefni er gert úr atómum sem oft er haldið saman í kristallsgrind með rafkröftum. Atómunum er þó stundum raðað óreglulega eins og í gleri eða flóknari efnum. Þegar við ýtum á annan enda hlutar berast boðin sem þrýstingsbylgja til hins endans. Þessi bylgja er sambærileg við hljóðbylgju í lofti eða vatni. Kraftar milli atómanna í föstum hlut eru hins vegar sterkari en í lofti eða vatni þannig að hljóðhraðinn er meiri, allt að 12 sinnum meiri en hljóðhraðinn í lofti.

Það kann að vera erfitt að sjá þrýstingsbylgjuna og tímamuninn þegar við ýtum á endann á venjulegri málmstöng. En við getum séð ýkta mynd af því sem gerist með málmstöngina ef við gerum tilraunina á gormi sem er hvorki of stífur né of mjúkur. Ef við togum í annan endann á gorminum sem liggur á hálu borði þá sjáum við þrýstingsbylgjuna berast til hins endans. Og eftir að hinn endinn er kominn á hreyfingu ásamt gorminum í heild sveiflast endinn enn með litlu útslagi vegna þrýstingsbylgjunnar.

Um kristallagrindur málma og annarra efna ferðast stöðugt sveiflur og bylgjur sem einkennast af uppbyggingu efnanna, hitastigi og ytri þrýstingi. Þessar bylgjur eru ekki aðeins þrýstingsbylgjur eins og hljóðbylgjur í lofti, heldur einnig þversbylgjur með sveiflu þvert á útbreiðslustefnuna, eins og bylgjur sem koma fram í stöng þegar við sláum þvert á hana, samanber tónkvísl.

Í eðlisfræði þéttefnis er fjallað um bylgjurnar á máli skammtafræðinnar sem "hljóðeindir" sambærilegar við ljóseindir í tómarúmi. Hljóðeindirnar í kristalli tengjast meðal annars leiðni hans og ljóseiginleikum. Til dæmis verða nokkur efni ofurleiðandi við lágt hitastig vegna þess að hljóðeindirnar para saman leiðnirafeindirnar, en það er önnur saga.

Höfundur

Viðar Guðmundsson

Viðar Guðmundsson

prófessor í eðlisfræði við HÍ

Útgáfudagur

9.2.2000

Spyrjandi

Magnús Sigurðsson

Efnisorð

Tilvísun

Viðar Guðmundsson. „Hreyfast báðir endar á hlut á sama tíma þegar ýtt er á annan hvorn endann? “ Vísindavefurinn, 9. febrúar 2000. Sótt 23. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=77.

Viðar Guðmundsson. (2000, 9. febrúar). Hreyfast báðir endar á hlut á sama tíma þegar ýtt er á annan hvorn endann? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=77

Viðar Guðmundsson. „Hreyfast báðir endar á hlut á sama tíma þegar ýtt er á annan hvorn endann? “ Vísindavefurinn. 9. feb. 2000. Vefsíða. 23. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=77>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hreyfast báðir endar á hlut á sama tíma þegar ýtt er á annan hvorn endann?
Nei, boðin þurfa að berast til hins endans á hlutnum. Við vitum að afstæðiskenning Einsteins segir að engin boð berist hraðar en með ljóshraðanum. En það er allt annað sem veldur hér mestu um takmörkun boðhraðans, jafnvel þótt hluturinn virðist harður viðkomu.

Allt þéttefni er gert úr atómum sem oft er haldið saman í kristallsgrind með rafkröftum. Atómunum er þó stundum raðað óreglulega eins og í gleri eða flóknari efnum. Þegar við ýtum á annan enda hlutar berast boðin sem þrýstingsbylgja til hins endans. Þessi bylgja er sambærileg við hljóðbylgju í lofti eða vatni. Kraftar milli atómanna í föstum hlut eru hins vegar sterkari en í lofti eða vatni þannig að hljóðhraðinn er meiri, allt að 12 sinnum meiri en hljóðhraðinn í lofti.

Það kann að vera erfitt að sjá þrýstingsbylgjuna og tímamuninn þegar við ýtum á endann á venjulegri málmstöng. En við getum séð ýkta mynd af því sem gerist með málmstöngina ef við gerum tilraunina á gormi sem er hvorki of stífur né of mjúkur. Ef við togum í annan endann á gorminum sem liggur á hálu borði þá sjáum við þrýstingsbylgjuna berast til hins endans. Og eftir að hinn endinn er kominn á hreyfingu ásamt gorminum í heild sveiflast endinn enn með litlu útslagi vegna þrýstingsbylgjunnar.

Um kristallagrindur málma og annarra efna ferðast stöðugt sveiflur og bylgjur sem einkennast af uppbyggingu efnanna, hitastigi og ytri þrýstingi. Þessar bylgjur eru ekki aðeins þrýstingsbylgjur eins og hljóðbylgjur í lofti, heldur einnig þversbylgjur með sveiflu þvert á útbreiðslustefnuna, eins og bylgjur sem koma fram í stöng þegar við sláum þvert á hana, samanber tónkvísl.

Í eðlisfræði þéttefnis er fjallað um bylgjurnar á máli skammtafræðinnar sem "hljóðeindir" sambærilegar við ljóseindir í tómarúmi. Hljóðeindirnar í kristalli tengjast meðal annars leiðni hans og ljóseiginleikum. Til dæmis verða nokkur efni ofurleiðandi við lágt hitastig vegna þess að hljóðeindirnar para saman leiðnirafeindirnar, en það er önnur saga....