ΤΟ ΒΗΜΑ - Το δείπνο της μαύρης τρύπας - science - Φυσική – Διάστημα

ΤΟ ΒΗΜΑ - Το δείπνο της μαύρης τρύπας - science - Φυσική – Διάστημα

Νέος τελειότερος «μανδύας» που κάνει... αόρατα τα αντικείμενα

Δευτέρα 12 Νοεμβρίου 2012 07:43

Με σημαντικές πρακτικές εφαρμογές

Αρχική

Τεχνολογία

 Εκτύπωση 

 Σύσταση

Αμερικανοί ερευνητές πέτυχαν να δημιουργήσουν για πρώτη φορά ένα «μανδύα» που καλύπτει καλύτερα από κάθε άλλη φορά ένα αντικείμενο, κάνοντάς το αόρατο στα μάτια των παρατηρητών. Πρόκειται για ένα ακόμα σημαντικό βήμα στην τεχνολογία της «αορατότητας».

Αθήνα

Αμερικανοί ερευνητές πέτυχαν να δημιουργήσουν για πρώτη φορά ένα «μανδύα» που καλύπτει καλύτερα από κάθε άλλη φορά ένα αντικείμενο, κάνοντάς το αόρατο στα μάτια των παρατηρητών. Πρόκειται για ένα ακόμα σημαντικό βήμα στην τεχνολογία της «αορατότητας».

Μέχρι τώρα τα προς εξαφάνιση αντικείμενα αντανακλούσαν έστω ένα μικρό μέρος του φωτός, ενώ αυτή τη φορά ένας κύλινδρος διαμέτρου 7,5 εκατοστών και ύψους ενός εκατοστού έγινε τελείως αόρατος στο φάσμα των μικροκυμάτων (και όχι του ορατού φωτός, κάτι δυσκολότερο, καθώς αυτό έχει πιο μικρό μήκος κύματος από τα μικροκύματα).

Οι επιστήμονες του πανεπιστημίου Ντιουκ, με επικεφαλής τον καθηγητή Ντέιβιντ Σμιθ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για τα νέα υλικά Nature Materials, σύμφωνα με το BBC, πέτυχαν ώστε το φως (των μικροκυμάτων) να «γλιστράει» τελείως γύρω από το καλυμμένο αντικείμενο, χωρίς να αφήνει καμία αντανάκλαση, άρα και κανένα ίχνος του τελευταίου.

Ο «μανδύας» έχει σχήμα διαμαντιού και, όπως είπε ο Ντέηβιντ Σμιθ, «από όσο ξέρουμε, είναι ο πρώτος που πραγματικά πετυχαίνει την πλήρη αορατότητα», δημιουργώντας έτσι την τέλεια ψευδαίσθηση για τους παρατηρητές.

Όμως θα είναι δύσκολο να επιτευχθεί κάτι ανάλογο με το μήκος κύματος του ορατού φωτός, με το οποίο οι άνθρωποι βλέπουν γύρω τους. Παρ' όλα αυτά, η αορατότητα έστω και στο φάσμα των μικροκυμάτων μπορεί να έχει διάφορες σημαντικές πρακτικές εφαρμογές, κυρίως στις τηλεπικοινωνίες και στα ραντάρ, ιδίως αν η τεχνολογία βελτιωθεί περαιτέρω (προς το παρόν δουλεύει μόνο προς μια κατεύθυνση).

Η ιδέα ενός «μανδύα αορατότητα» πρωτο-εμφανίστηκε το 2006 με ένα άρθρο στο περιοδικό Science από τον φυσικό Τζον Πέντρι του Imperial College του Λονδίνου, σε συνεργασία με τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς Ντέηβιντ Σμιθ και Ντέηβιντ Σούριγκ του πανεπιστημίου Ντιουκ των ΗΠΑ. Έκτοτε έχουν αναληφθεί πολλές προσπάθειες σε διάφορα μέρη του κόσμου, με διάφορα υλικά (τα λεγόμενα «μετα-υλικά») και σε διαφορετικά μήκη κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Στόχος όλων αυτών των ερευνών, που ανήκουν στο νέο πεδίο της «οπτικής μετασχηματισμού», είναι -πέρα από την ίδια την αορατότητα- να φέρουν μια πραγματική επανάσταση στον τρόπο που μεταδίδονται το φως και τα λοιπά μήκη κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Τα «μετα-υλικά» είναι υλικά κατασκευασμένα από τον άνθρωπο, τα οποία έχουν ασυνήθιστες ιδιότητες (όπως η καθοδήγηση του φωτός γύρω από ένα αντικείμενο, ώστε αυτό να καταστεί «ανύπαρκτο»), που δεν υπάρχουν στα κοινά υλικά της φύσης.

Ο Σμιθ και οι συνεργάτες του ήδη δουλεύουν για να κάνουν τον «μανδύα» αποτελεσματικό στις τρεις διαστάσεις και όχι μόνο στις δύο.

Newsroom ΔΟΛ, με πληροφορίες από ΑΠΕ-ΜΠΕ

Πηγή:in.gr

ΑΣΚΗΣΕΙΣ  ΦΥΣΙΚΗΣ

                        Β ΛΥΚΕΙΟΥ   ΓΠ

ΟΡΜΗ-ΑΡΧΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ

1.Μια μπάλα του τένις,μάζας m=0,2kg,χτυπά οριζόντια σε κατακόρυφο τοίχο με ταχύτητα υ₁=20m/sec και ανακλάται οριζόντια με ταχύτητα υ₂=12m/sec.Να βρείτε:α)τη μεταβολή της ορμής της μπάλας λόγω σύγκρουσης της με τον τοίχο β)τη δύναμη που ασκεί ο τοίχος στην μπάλα αν η επαφή τους διαρκεί 0,02sec

 Απ.-6,4kg.m/sec        320N

2.Σφαίρα μάζας m=2kg χτυπά σε οριζόντιο δάπεδο με κατακόρυφη ταχύτητα υ₁=10m/sec και αναπηδά με ταχύτητα υ₂=6m/sec.Η διάρκεια επαφής της σφαίρας με το δάπεδο είναι 0,1sec.Να βρείτε:α)τη μεταβολή της ορμής της σφαίρας β)τη δύναμη που δέχθηκε η σφαίρα από το δάπεδο.Δίνεται g=10m/sec²

Απ.-32  kg.m/sec        320N

3.Μια σφαίρα μάζας m=10kg κινείται οριζόντια με ταχύτητα υ=50m/sec και κάποια στιγμή εκρήγνυται σε δύο κομμάτια με μάζες m₁=6kg ,m₂=4kg.Αν το κομμάτι με μάζα m₁ αμέσως μετά την έκρηξη κινείται οριζόντια με ταχύτητα υ₁=100m/sec που έχει τη φορά της υ,να βρείτε την ταχύτητα του έλλου κομματιού.

Απ.-25m/sec

4.Μια μπάλα μάζας m=0,1kg κινείται οριζόντια με ταχύτητα υ=20m/sec και χτυπά σε κατακόρυφο ελαστικό τοίχωμα και ανακλάται οριζόντια με ίδιο μέτρο ταχύτητας.α)σε τι διαφέρει η τελική ορμή της μπάλας από την αρχική της ορμή;β)να βρείτε τη μεταβολή της ορμής της μπάλας γ)ποιο είναι το αίτιο για τη μεταβολή της ορμής της μπάλας;

5.Όχημα  m=500kg ξεκινά από την ηρεμία και κινείται ευθύγραμμα με σταθερή επιτάχυνση α=2m/sec².Να βρείτε για τη χρονική στιγμή t=10sec:α)την ταχύτητα του οχήματοςβ)την ορμή του οχήματος γ)τον ρυθμό μεταβολής της ορμής του

6.Βλήμα που κινείται οριζόντια μπαίνει σε κατακόρυφο κορμό δένδρου πάχους L τη χρονική στιγμή t₀=0 με ταχύτητα υ₁=4μ/σεψ και βγαίνει οριζόντια μετά από χρόνο t με ταχύτητα υ₂=1m/sec.Αν η αντίσταση που δέχεται το βλήμα από τον κορμό του δένδρου είναι σταθερή,να βρείτε την ταχύτητά του τη χρονική στιγμή t₁=t/4

7.Ένα βλήμα μάζας  m=10kg  είναι ακίνητο στο έδαφος.Το βλήμα εκρήγνυται σε δύο ίσα κομμάτια εκ των οποίων το ένα κομμάτι αμέσως μετά την έκρηξη έχει οριζόντια ταχύτητα υ₁=20m/sec.α)να εξηγήσετε γιατί το σύστημα του βλήματος είναι μονωμένο β)πόση είναι η ορμή του συστήματος αμέσως μετά την έκρηξη γ)πόση είναι η ταχύτητα του δεύτερου κομματιού μετά την έκρηξη;

8.Βλήμα ρίχνεται κατακόρυφα προς τα πάνω και όταν φτάνει στο μέγιστο ύψος,εκρήγνυται σε δύο κομμάτια με μάζες m και 2m.Αν αμέσως μετά την έκρηξη το κομμάτι μάζας  m κινείται οριζόντια μα ταχύτητα υ₁=20m/sec.Να βρείτε:α)την ορμή του συστήματος πριν την έκρηξη β)την ταχύτητα του κομματιού 2m αμέσως μετά την εκρηξη γ)την μεταβολή της ορμής του συστήματος βλήμα κατά την έκρηξη

9.Δύο χορευτές του πατινάζ ,με μάζες m₁=50kg και m₂=70kg,βρίσκονται ακίνητοι πάνω σε πίστα πάγου.Ο χορευτής μάζας m₂ σπρώχνει τον άλλο.Οχορευτής μάζας m₁ αμέσως μετά το σπρώξιμο που δέχεται κινείται με ταχύτητα υ₁=5m/sec.α)να εξηγήσετε γιατί το σύστημα των χορευτών είναι μονωμένο β)πόση είναι η ορμή του συστήματος πριν και μετά το σπρώξιμο  γ)ποια η ταχύτητα που αποκτά ο χορευτή μάζας m₂

10.Ένα όχημα μάζας m₁=2000kg συγκρούεται πλαστικά με ένα άλλο όχημα m₂=1000kg,το οποίο αρχικά είναι ακίνητο σε λείο δάπεδο.Τα δύο οχήματα κινούνται μετά την κρούση ως συσσωματωμα με ταχύτητα υ=4m/sec .Να βρείτε:α)την ταχύτητα του m₁ ακριβώς μετά τη σύγκρουση β)την μεταβολή της ορμής του m₁ γ)την μεταβολή της ορμής του m₂

11.Ενα αυτοκίνητο,συνολικής μάζας Μ=1200kg κινείται οριζόντια με ταχύτητα υ=20m/sec.ο οδηγός του έχει μάζα m=60kg και φορά ζώνη ασφαλείας.Το αυτοκίνητο συγκρούεται μετωπικά και πλαστικά με άλλο όχημα που κινείται αντίθετα.Τα δύο οχήματα αμέσως μετά τη σύγκρουση ακινητοποιούνται.Αν η διάρκεια της σύγκρουσης είναι Δt=1,2sec,να βρείτε:α)την ορμή του δεύτερου οχήματος ακριβώς πριν τη σύγκρουση  β)τη δύναμη που δέχεται ο οδηγός του πρώτου οχήματος στη διάρκεια Της σύγκρουσης

     ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

1.     . Σε κάθε κρούση ισχύει

-         η αρχή διατήρησης της ορμής.

-         η αρχή διατήρησης της μηχανικής ενέργειας.

-         η αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου.

-         όλες οι αρχές που αναφέρονται στην ερώτηση.

2.     Μια κρούση λέγεται πλάγια όταν:

1.         οι ταχύτητες των κέντρων μάζας των σωμάτων πριν από την κρούση έχουν τυχαία διεύθυνση.

2.          οι ταχύτητες των κέντρων μάζας των σωμάτων πριν από την κρούση είναι παράλληλες.

3.          δεν ικανοποιεί την αρχή διατήρησης της ορμής.

4.         δεν ικανοποιεί την αρχή διατήρησης της ενέργειας.

3.     Σφαίρα Σ1 κινούμενη προς ακίνητη σφαίρα Σ2, ίσης μάζας με την Σ1, συγκρούεται μετωπικά και ελαστικά με αυτήν. Το ποσοστό της αρχικής κινητικής ενέργειας της Σ1 που μεταβιβάζεται στη Σ2 κατά την κρούση είναι
(Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας).

1.          50%

2.          100%

3.           75%

4.     Σε κάθε κρούση

1.           η μηχανική ενέργεια κάθε σώματος παραμένει σταθερή.

2.          η συνολική ορμή του συστήματος των συγκρουόμενων σωμάτων διατηρείται.

3.           η συνολική κινητική ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή.

4.           η ορμή κάθε σώματος διατηρείται σταθερή.

5.     Η κρούση στην οποία διατηρείται η κινητική ενέργεια του συστήματος των συγκρουόμενων σωμάτων, ονομάζεται:

1.           ελαστική

2.           έκκεντρη

3.          ανελαστική

4.          πλαστική

6.     Σε μια ελαστική κρούση δύο σωμάτων

1.          ένας μέρος της κινητικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμική.

2.         η ορμή κάθε σώματος παραμένει σταθερή.

3.           η κινητική ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή.

4.           η κινητική ενέργεια του συστήματος ελαττώνεται.

7.     Η ανελαστική κρούση μεταξύ δύο σφαιρών:

1.           είναι κρούση, στην οποία πάντα μέρος της κινητικής ενέργειας των δύο σφαιρών μετατρέπεται σε θερμότητα.

2.           είναι πάντα μη κεντρική.

3.           είναι πάντα πλαστική.

4.           είναι πάντα κεντρική.

8.     Στην ανελαστική κρούση μεταξύ δύο σφαιρών διατηρείται

1.           η κινητική ενέργεια του συστήματος.

2.          η ορμή του συστήματος.

3.          η ορμή κάθε σφαίρας.

4.           η μηχανική ενέργεια του συστήματος.

9.     Όταν μια μικρή σφαίρα προσπίπτει πλάγια σε κατακόρυφο τοίχο και συγκρούεται με αυτόν ελαστικά, τότε

1.           η κινητική ενέργεια της σφαίρας πριν την κρούση είναι μεγαλύτερη από την κινητική ενέργεια που έχει μετά την κρούση.

2.           η γωνία πρόσπτωσης της σφαίρας είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

3.           η δύναμη που ασκεί ο τοίχος στη σφαίρα έχει την ίδια διεύθυνση με την αρχική ταχύτητα της σφαίρας.

4.          η ορμή της σφαίρας δεν μεταβάλλεται κατά την κρούση.

10. Σώμα μάζας m κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο με ταχύτητα μέτρου υ και συγκρούεται κεντρικά και πλαστικά με ακίνητο σώμα μάζας 2m. Η μεταβολή της κινητικής ενέργειας του συστήματος των δύο σωμάτων, η οποία παρατηρήθηκε κατά την κρούση είναι:
(Να δικαιολόγήσετε την απάντησή σας).

1.       ?    ΔΚ=-(2mυ^2)/3

2.       ?    ΔΚ=-(mυ^2)/6

3.       ?    ΔΚ=-(mυ^2)/3