Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

Układem fizycznym nazywamy zbiór ciał oddziałujących na siebie, które tworzą pewną wyodrębnioną całość. Jeżeli ciała wchodzące w skład układu nie oddziałują z otoczeniem - nie działają na nie siły zewnętrzne lub siły zewnętrzne równoważą się - to taki układ nazywamy izolowanym układem ciał.

Zwróćmy uwagę na to, że ciała wchodzące w skład układu fizycznego mogą oddziaływać w różny sposób. Rozpatrywane siły mogą być przejawem różnego rodzaju oddziaływań. Model izolowanego układu ciał zakłada brak jakiegokolwiek oddziaływania elementów układu z otoczeniem. Nie wymienia on zatem z otoczeniem masy, ładunku i energii. Jest on równoznaczny z tym, że siły zewnętrzne nie mają wpływu na elementy układu.

Przykładem izolowanego układu ciał może być zbiór cząsteczek mających ładunek elektryczny, które umieszczone zostały w zewnętrznym polu elektrycznym, niwelującym wpływ oddziaływania elektrostatycznego z otoczeniem. Takie rozwiązanie stosowane jest na przykład w wielkim zderzaczu hadronówHadronyhadronów LHC (ang. Large Hadron Collider), będącym największym na świecie akceleratorem cząstek, należącym do Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN (fr. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

RzLRoKuGoIKfl
Rys. 1. Wielki zderzacz hadronów (LHC).

W LHC wiązki naładowanych cząstek zderzają się. W chwili zderzenia układ może być traktowany jako izolowany układ ciał. Spełniona jest w nim zasada zachowania pędu, energii, ładunku oraz momentu pędu.

Innym przykładem izolowanego układu ciał jest układ izolowany termodynamicznie. Nie wymienia on z otoczeniem masy, ładunku oraz energii. Urządzeniem spełniającym to kryterium jest kalorymetr, służący do pomiarów ciepła właściwego substancji lub ciepła topnienia. Aby zrozumieć, jak działa i jak jest zbudowane takie urządzenie, wyobraźmy sobie zamknięty termos, wewnątrz którego możemy zmierzyć temperaturę.

R1c3I7xAsJoPo
Rys. 2. Kalorymetr.

Termos zbudowany jest najczęściej z dwóch aluminiowych ścianek, zewnętrznej oraz wewnętrznej, pomiędzy którymi znajduje się warstwa powietrza. Zamknięcie termosu zapobiega wymianie materii oraz energii z otoczeniem. Substancje znajdujące się w nim nie wymieniają energii z otoczeniem, ponieważ warstwa powietrza pomiędzy ściankami izoluje wnętrze termosu. Zwróćmy uwagę na to, że substancje znajdujące się w kalorymetrze mogą oddziaływać z wewnętrznymi ściankami termosu oraz znajdującym się w nim termometrem. A zatem elementy te również stanowią część układu izolowanego termodynamicznie (zamkniętego układu termodynamicznego).

Przykładem izolowanego układu ciał jest również tor powietrzny, na którym umieszczone są wózki.

R8qVAuF7he2eb
Rys. 3. Tor powietrzny.

Siła grawitacji działająca na wózki jest równoważona przez siłę podmuchu powietrza wydobywającego się z dysz umieszczonych wewnątrz toru. Wózki unoszą się nad torem, a zatem w analizowanym przykładzie nie występuje siła tarcia. Ruch wózków oraz oddziaływanie pomiędzy nimi może odbywać się jedynie w kierunku poziomym. Wózki mogą oddziaływać ze sobą zderzając się - sprężyście lub niesprężyście.

Innym przykładem izolowanego układu ciał mogą być pułapki magnetyczne lub elektromagnetyczne, służące do przechowywania naładowanych cząstek. Cząstki znajdują się w obszarze wewnątrz pułapki, gdzie wytworzona jest próżnia. Mogą się poruszać i zderzać. Nie mogą natomiast wylecieć poza obszar, ponieważ nie pozwala na to zewnętrzne pole elektryczne i magnetyczne. Przykładem takiego urządzenia jest pułapka PenningaPułapka Penningapułapka Penninga.

RjOeqeTCOgMEo
Rys. 4. Pułapka Penninga.

Słowniczek

Hadrony
Hadrony

(ang.: hadrons) silnie oddziałujące cząstki elementarne. Hadronami są, na przykład, proton i neutron.

Pułapka Penninga
Pułapka Penninga

(ang.: Penning trap) urządzenie pozwalające na przechowywanie naładowanych cząstek.

Aplikacje dostępne w
Pobierz aplikację ZPE - Zintegrowana Platforma Edukacyjna na androida