Zanimljiva fizika



Camera man - Click image to download.        Fizika na fotografiji

Evo nekih fotografije koje su napravili učenici naše škole

Nermina Šahinović, Emina Arnautović, Mirza Komić, Amela Salkić, Hana Redžić, Elvira Šišić, Armin Čataković, Amar Bapić...

Svaka fotografija, hiljadu riječi...

Čarolija oblaka

Proizvodi kondenzovanja vodene pare u atmosferi nazivaju se atmosferski talozi. To su: oblaci, magla, kiša, snijeg, rosa, inje...Zrak, snižavanjem temperature, postaje sve zasićeniji vodenom parom, dok najzad ne postane prezasićen, kada počinje prelaženje vodene pare u sitne kapljice, ili ledene kristale. Kapljice vode prečnika 80 - 120μm, čine oblake, ili maglu, koji se razlikuju jedino prema mjestu nastanka – oblaci se javljaju na visinama, a magla pri zemlji. Oblaci nastaju adijabatskim (naglim) hlađenjem vlažnog zraka pri kretanju struje zraka uvis.

INJE

Nastaje pri oblačnom i vjetrovitom vremenu. Prehlađene vodene kapljice magle (ispod 0°C) nosi vjetar, dok ne naiđu na čvrsta tijela (drveće, kuće, granje...) na kojima se nahvataju i naglo slede. To redovno biva na onoj strani predmeta na koju nailazi zračna struja. Pod uticajem hladnoće, inje se nakupilo na malu grančicu i ruže i dalo prekrasan prizor

 

Tinta u vodi

Difuzija je proces prodiranja čestica jedne tvari među čestice druge tvari, zbog nasumičnog, termičkog kretanja. Kada  bismo  mogli  pratiti  kretanje  pojedinih  atoma ili molekula u tekućini ili plinu, vidjeli bismo da se kreću nasumično, sudarajući se pritom s drugim atomima i molekulama. Takvo nasumično kretanje se zove Brown-ovo. Najjednostavniji primjer difuzije je širenje  kapi  tinte u  čaši vode. U vodu smo nakapali tintu - tinta je poprimila neobičan oblik, stvarajući prekrasan prizor.  

 

Efekt latice crvene ruže

 

 

Ah, ruža. Njen miris i nježne latice, uz bljesak rose, osvaja i najtvrđe srce. Ali zadržimo pogled na kapi rose. Rosa nastaje kondenzacijom vodene pare iz zraka, usljed dodira sa hladnim predmetima. Pitamo se, šta je povezuje s laticom?

Kvašenje površina i dalje je predmet stalnog istraživanja naučnika.  Superhidrofobnost definira kontaktni ugao između kapljica vode i površine materijala. Latica ruže prekrivena je mikroskopskim ispupčenjima oko 16μm u prečniku i 7 μm  visine. Svaka od tih izbočina je, pak, prekrivena naborima oko 730 nm širine.

Kapljica vode na površini latica zato poprima sferni oblik, ali se ne može „odlijepiti“ čak i kada ružu okrenemo naopako. Definiramo ovu pojavu kao „Petal Effect“.

 

Led u prirodi

 

 

Fotografija prikazuje kako se i u prirodi može pronaći lijep i neobičan primjer leda, tj. vode u čvrstom agregatnom stanju Ovaj oblik u prirodi povezujemo s mračnim i zastrašujućim spiljama, a na ovoj fotografiji je to prekrasan prizor zaleđenog vodopada.

 

Crteži na prozoru

 

 

Fotografija prikazuje kristalizaciju tankog sloja vode na staklu. Mala kristalna klica koja se širi i povećava, može nastati i na zvučne vibracije, na mehaničke udare i sl. Kristalizacija se ubrzava i prisustvom stranih materija, npr prašine, te materijala slične kristalne modifikacije. Sitna vodena prašina hrani osnovni šestougaoni oblik, a grane i ostali egzotični oblici i dodaci, su zapravo fraktalne manifestacije. Fraktalno – znači sebi samo slično – to su geometrijski oblici koji sadrže skalu beskrajno ponavljajućih istovrsnih struktura.

 

Kap vode kao leća

 

 

Kapljica vode poprimila je oblik bikonveksne leće. Leća je prozirno tijelo omeđeno dvjema sfernim plohama (ili jedne ravne i sferne) koje mogu biti različitog radijusa zakrivljenosti. Zbog loma svjetlosti na granici zrak-voda ili voda-zrak dobijaju se, zavisno od položaja predmeta, realne ili virtualne slike.

 

Neki oblici snježnih pahulja:

 Relativno jednostavna heksagonska prizma - pločica s nešto ukrasa (-15C)

Kompleksnija pločica s početkom grananja (-15C),

Zvjezdasti, dendritski kristal s puno izdanaka, pojačana vlažnost

Igličasti kristali (uglavnom prošupljeni (rastu samo na -5C do -7C)

 Snježne pahuljice su često znale privući pažnju i znatiželjnika i n. Bez obziraučnika što je uobličilo ono što nam donese zimska padavina, svi se slažu da pahuljica nosi zapis tj informaciju s mjesta odakle je došla.

3D snowflake - Click image to download.

Pahulje, kao često trajno okruženje, rano su privukle pažnju naučnika. Već 1611. godine čuveni naučnik Johannes Kepler u svojoj knjizi “A New Year's Gift of Hexagonal Snow“ raspravljao je o uočenoj pravilnosti oblika snježnih pahuljica.

Tri stotine godine prije otkrića metode za određivanje kristalne strukture, difrakcije rendgenskih zraka na kristalnim ravninama, lucidno je zaključio da makroskopska simetričnost snježnih pahuljica mora biti povezana sa slaganjem kuglica u prostoru. Ideja koja se povezuje s njegovim nagađanjem o najgušćem mogućem popunjavanju prostora kuglicama. Kepler je, očito, prepoznao kristalnu simetriju kao važno znanstveno pitanje.

1635. godine, snježne pahuljice privukle su pažnju još jednog naučnog giganta, filozofa i matematičara Renéa Descartesa. On je zabilježio vrlo detaljne i nadasve dojmljive opise prostim okom vidljivih oblika pahuljica. Uočio je je da su nalik pločicama leda, te da su šesterougaonog oblika, vrlo pravilne, najčešće sa šest jednakih krakova. 

 

 

Prvi koji se dokopao 'izuma trenutka' – optičkog mikroskopa bio je Robert Hooke. Posmatrane oblike snježnih pahuljica pažljivo je crtao rukom, te ih je zajedno s detaljnim opisima 1665. objavio u knjizi 'Micrographia'. Zahvaljujući njegovom radu očitom je postala kompleksnost strukture i jasno istaknuta tada zagonetna simetrija snježnih pahuljica.

Krajem 19. st fotoaparat je omogućio jednom znatiželjniku i zaljubljeniku u snijeg da svoju strast pretvori u povijesno djelo – katalog oblika snježnih pahuljica. Vermontski farmer Wilson Bentley, živeći u okruženju koje je veći dio godine okovano snijegom, kao dvadesetogodišnjak, u januaru 1885. započeo je s mikrofotografisanjem snježnih pahuljica. Zapisano je da ga je opčinio i vječno zarobio pogled na te lijepe i krhke ledene skulpture

Tokom 50 godina prikupio je oko 5000 fotografija i to samo onih od skladnih i pravilnih. Oko 2000 najboljih objavljeno je 1931. u knjizi 'Snow Crystals'. Bentley se još i zapitao: Je li ikad nečija prošlost bila zapisana krhkijim i vilinskijim hijeroglifima?

         
Cartoon snowstorm - Click image to download.


 

Kristalna struktura leda

Simetrija je prva činjenica koja upada u oči, bez obzira na raznolikost oblika snježnih pahuljica. Ona je i glavna komponenta njihove ljepote. I to šesterokutna, šesterokraka (heksagonska) simetrija. Već je Nakaya pokazao da, ako se rast odvija pri malim supersaturacijama, makroskopski oblik pahuljica uvijek je heksagonska prizma. Ovisno o temperaturi rasta (od 0oC do -40oC) prizma mijenja omjer bočne visine i promjera baze; prvo poprima oblike pločica, pa onda stupića pa opet pločica.

Zametak heksagonske simetrije makroskopskih oblika leži u mikroskopskoj kistalnoj strukturi, odnosno, u građi elementarne ćelije kristala leda. Strukturu kristala leda određuje međusobni prostorni odnos molekula vode.
Struktura leda je pomoću rendgenskih zraka određena je još 1922. godine i nosi oznaku Ih (ili 6/m,m,m u Laueovoj klasifikaciji).

Svaki kisikov atom u rešetki leda okružen je s 4 druga kisikova atoma u tetraedarskoj koordinaciji i udaljen 0.275 nm. Radi vizualizacije, treba zamisliti kisikov atom u centru kocke i 4 druga u 8 vrhova tako da su razdvojeni plošnim dijagonalama. Između kisika u centru i onih na vrhovima nalazi se po jedan vodikov atom. Dva vodika su bliže smještena domicilnom kisikovom atomu na 0.098 nm skoro kao u slobodnoj molekuli vode. Molekula vode H2O u kristalnoj rešetki leda je stoga prepoznatljiva. Os simetrija 6 reda okomita je na baznu ravninu a zakret oko osi za 60o ponavlja jednaku konfiguraciju molekula.

Najjednostavniji makroskopski oblik proporcionalan mikroskopskoj strukturi je prizma s dvije paralelne hekasgonske plohe i šest bočnih pravokutnih ploha

Free website powered by Beep.com
 
The responsible person for the content of this web site is solely
the webmaster of this website, approachable via this form!