- Časopis Quark - https://www.quark.sk -

Beztiažový pád

Čo by ste povedali o človeku, ktorý za svoj najšťastnejší moment označí predstavu robotníka padajúceho zo strechy? Neuveríte, ale jeden takýto človek dokonca dostal Nobelovu cenu, pretože za jeho predstavou sa skrýval nový pohľad na gravitáciu. Volal sa Albert Einstein.

Foto Lucia Kralovičová

Odpor vzduchu bežne kazí zábavu. Keby neexistoval, potom by napríklad pierka padali rovnako rýchlo ako kamene. Parašutisti by tak mali počas pádu unikátnu možnosť vychutnať si beztiažový stav. Keď sme sa učili, že pri voľnom páde dochádza k beztiažovému stavu, nevzbudilo to veľké emócie, pretože s tým nemáme skúsenosti. Kým skok z malej výšky je veľmi krátky, pri páde z veľkej výšky prichádza k slovu odpor vzduchu a pád prestáva byť voľný.
Existuje však jednoduchý experiment, ktorý ukáže, že pri voľnom páde naozaj nie je cítiť gravitáciu. Ak si zoberieme plastovú fľašu, naplníme ju vodou a niekde dole do nej spravíme dierku, po naplnení začne voda vytekať. Čím je vo fľaši viac vody, tým rýchlejšie zdola vyteká. Je to dané hydrostatickým tlakom, ktorý je súčinom troch parametrov: výšky vodného stĺpca, hustoty tekutiny a gravitačného zrýchlenia (P = h × ρ × g). Čím je väčšia výška, tým silnejší je tlak a tým silnejší je výtok. Ako voda postupne vyteká, výška klesá a prúd slabne. Čo sa však stane, keď fľaša začne padať? Podľa poučky o beztiažovom páde by nemala cítiť gravitáciu Zeme. To znamená, že g = 0, teda nulový je aj tlak, pretože po dosadení do vzorca P = h × ρ × 0 je výsledok 0. (Pri fyzikálnych veličinách neuvádzame jednotky preto, lebo nula je nula nezávisle od nich.) Dôsledkom je, že voda z fľaše prestane vytekať.
Toto uvedomenie nasmerovalo A. Einsteina k princípu ekvivalencie, ktorý hovorí, že gravitácia je neodlíšiteľná od zotrvačnej sily pri zrýchlení. To viedlo ku geniálnej myšlienke: nie je gravitácia len prejav zrýchlenia? Na tom postavil svoju formuláciu zakriveného časopriestoru, všeobecnú teóriu relativity, našu zatiaľ najlepšiu teóriu gravitácie.

Samuel Kováčik
Dublin Institute for Advanced Studies
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 7/2020. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
Komentáre