Richard Hammond
Érzed az
Richard Hammond: Can you feel the force? First published in Great Britain in 2006, Copyright © 2006, Dorling Kindersley Limited Fordította: © Matolcsi Gábor, 2013 Szaklektor: Budaházy György HVG Könyvek Kiadóvezető: Budaházy Árpád Sorozatszerkesztő: Pásti-Kovács Nóra Kiadói szerkesztő: Szűcs Adrienn ISBN 978-963-304-105-5 Minden jog fenntartva. Jelen könyvet vagy annak részleteit tilos reprodukálni, adatrendszerben tárolni, bármely formában vagy eszközzel – elektronikus, fényképészeti úton vagy más módon – a kiadó engedélye nélkül közölni. Kiadja a HVG Kiadó Zrt., Budapest, 2013 Felelős kiadó: Szauer Péter www.hvgkonyvek.hu Nyomdai előkészítés: HVG Press Kft. Felelős vezető: Erényi Ágnes Nyomás: TBB, a.s., Slovakia
„
Nyílt titok, hogy imádom a kocsikat. És ugyanúgy a biciklit, a repülőt, a motorcsónakot meg a légpárnás hajót. Mindent, amivel száguldozhatok. Miért? Mert nincs üresjárat, mindig történik valami. Amikor megyek egy kört a versenypályán, érzem, hogy minden megelevenedik körülöttem: a kerekek rátapadnak az aszfaltra, a gyorsulás beleprésel az ülésbe, a biztonsági öv ráfeszül a mellkasomra, és amikor rátaposok a fékre, előrelök egy erő. Erők hatnak mindenre. És ez már tiszta fizika.
A fizika a tudomány legmozgalmasabb része. Amikor karambolozik egy autó, leesik egy alma a fáról, vagy éppen belecsap valamibe a villám, az események kimenetelét a fizika törvényei határozzák meg. Ha arra vagy kíváncsi, miért almaízű az alma, választ adhat a biológia vagy a kémia, de csak a fizika tudja megmondani, mi lesz a sorsa egy 300 km/órás sebességgel falhoz vágott téglának.
“
A DORLING KINDERSLEY BOOK www.dk.com
Persze a fizika nemcsak a versenyautókról és a porrá zúzott téglákról tudósít, hanem bizony az egész világról. Megtanítja, milyen parányi részecskékből áll az univerzum, és mégis milyen végtelen. A fizika foglalkozik mindazzal, ami láthatatlan, megmagyarázhatatlan vagy éppen furcsa. Próbáltál már összenyomni két mágnest az azonos pólusaiknál? Akkor tapasztalhattad, hogy elcsúsznak egymáson. Vajon milyen erő hat rájuk és hogy került oda? Ne hidd ám, hogy a tudósok mindenre tudják a választ! Igazából a tudomány tele van rejtélyekkel és megválaszolatlan kérdésekkel. Emiatt a könyvemben is sok a kérdőjel. Néha könnyű a válasz, máskor viszont adósod maradok vele. Sok meglepő és meghökkentő dolgot olvasol majd, lesz min törnöd a fejed… Ugye máris kíváncsi vagy?
R ICHARD H AMMOND
TARTALOMJEGYZÉK Így KEZDŐDÖTT
Érzed az ERŐT?
A görög csoda .................................. 8 A sötét középkor ............................. 12 A felvilágosodás útján ...................... 14
Mi az erő? ....................................... 22 Ez a törvény! .................................. 24 Fizikaóra két keréken ...................... 26 Mi okozza a súrlódást? .................... 28 A sebesség királyai .......................... 30 A nehézségi erő ............................... 32 Az energia ...................................... 34 Hogyan növelhetjük meg az erőt? ..... 36
Galilei világa ................................... 16 Newton univerzuma ........................ 18
Hogy működik a bicikli? ................. 38 Milyen gyorsan lehet zuhanni? ....... 40 Miért nem esik le a repülőgép? ....... 42 Miért lyukacsos a golflabda? ........... 44 Hogy néz ki a tökéletes autó? ........... 46 Mitől pattog a labda? ...................... 48 Szieszta a fakírágyon? ..................... 50
Mi AZ ANYAG?
Miből van az anyag? ....................... 54 Mi van az atomon belül? ................. 56 Miért tapad a lufi a falhoz? ................ 58 Megrázó kísérletek ........................... 60 Hogy működik a mágnes? ............... 62
Hogy bírod a meleget? ..................... 64 Halmazállapotok ............................ 66 Milyen alakú az esőcsepp? .............. 68 A tejsodón járás művészete .............. 70 Hogyan durran ki a lufi? ............... 72
Látod A FÉNYT?
A fény mint részecske? ..................... 76 Milyen színű a fény? ....................... 78 Látod a szivárványt a buborékban? ... 80 Mikor láthatatlan a fény? ................. 82
Miért kék az ég? .............................. 84 Milyen gyors a fény? ........................ 86 El lehet érni a fénysebességet? .......... 88
Ki kicsoda? ................................... 90 Fogalomtár ................................... 94
Név- és tárgymutató ..................... 96 Köszönetnyilvánítás ..................... 96
„
A fizika kezdetektől fogva az ember jó barátja.
Kapóra jött, amikor mamutot kellett szakadékba lökni, tüzet gyújtani, lándzsát hajítani, aztán még több mamutot szakadékba lökni. Mi, emberek, mindig is ügyesen éltünk a fizika adta lehetőségekkel.
Ez fizika!
Ám a dolgok működését nem volt könnyű megérteni.
Így KEZDŐDÖTT
Miért repül görbén az elhajított lándzsa? Hogy lehet, hogy a tűz megégeti a kezet, de megsüti az ételt? Miért zuhan a mélybe a mamut? Amikor az ember kísérletezni és mérni kezdett, a válaszokra is könnyebben rátalált. Lássuk csak, hogy is kezdődött! Most visszapörgetjük az idő kerekét vagy 3000 évvel…
“
Azt még fel sem találták, te nagyokos!
7
A GÖRÖG csoda
A görög csoda
Mi ér t
Borostyánkő
A
zu h a
n na k g yo
Z
A görögök inkább filozófusok voltak, semmint valódi tudósok. Jobbnál jobb elképzelések pattantak ki a fejükből, de ezeket csak ritkán tesztelték a gyakorlatban. A ritka kivételek tudományos felfedezésekhez vezettek. Kr. e. 600-ban már ismerték az elektrosztatikusságot. Tudták, hogy ha ruhával megdörzsölnek egy borostyánkövet, az magához vonzza a tollpihét.
K R. E. 600
az
Az ember ősidőktől fogva babonákkal és mítoszokkal magyarázta a világ működését. Ám mintegy 3000 évvel ezelőtt, az ókori Görögországban minden megváltozott. Az emberek elfordultak a régi hiedelmektől, és úgy döntöttek, újragondolják a világképüket. Küszöbön állt a valódi tudomány megszületése (és egyelőre ott is maradt).
ele fán tok?
Így kezdődött
Az „elektromosság” szó a görög elektron (borostyán) szóból származik.
K R. E. 400
A gravitáció első tudatos megfigyelői közé tartozott Arisztotelész, a görög filozófus. Észrevette, hogy a leejtett tégla gyorsabban ér földet, mint a tollpihe, és (ellenőrzés nélkül) arra a következtetésre jutott, hogy minél nehezebb valami, annál gyorsabban zuhan. Bár ebben tévedett, közel két évezreden át senki sem ellenőrizte kísérletekkel az elméletét.
an b r sa b
Arisztotelész
Arisztotelész némiképp különc volt, bár ezzel nem rítt ki a lángeszű tudósok és gondolkodók sorából. Szándékosan selypített, hogy művelt benyomást keltsen, és kényesen ügyelt ruházatára, hajviseletére. A fizika nem volt az erőssége, de zsenialitása minden másban megmutatkozott, amivel évszázadokra meghatározta az európai gondolkodást.
ARISZTOTELÉSZ KR. E. 384–322
K R. E. 350 Tűz
A ,
A mágnesességet a monda szerint Magnész, görög pásztor fedezte fel. Magnésznek egy hegyen járva „földbe gyökerezett a lába”, miután vasszegecses saruja odatapadt egy magnetitsziklához. Az ókori görögök szerint a magnetitben „lélek” lakozik, és ez a lélek vonzotta a vasat.
8
A
Víz
A görögök rájöttek, hogy minden atomokból áll. Ez a legparányibb ré szecske a világon, semmi sem lehet kisebb nála. Elméletüket nem tudták bizonyítani, így Levegő inkább csak ráhibáztak az igazságra. Úgy vélték, az atomok tulajdonságait a formájuk szabja meg, így a tűzatomot Föld tüskésnek és szúrósnak, míg a vízatomot gömbölydednek képzelték.
G,
Arisztotelész a mozgást is erőhatásokkal próbálta magyarázni. Szerinte egy mozgó tárgy csak külső erő hatására képes mozgásban maradni – ám ebben is tévedett. Valójában a tárgyak mozgása erőhatás nélkül is folyamatos lehetne, ha a súrlódás nem fékezné le őket.
9
Így kezdődött
A görög csoda Egy görög monda szerint az égboltot Atlasz tartja a vállán.
H
A legokosabb görög egy Arkhimédész nevű férfiú volt, aki annyira örült, hogy megoldott egy feladványt, hogy kiugrott a kádból, és pucéran kiabálta az utcán: „Heuréka!” vagyis „Megtaláltam!”. Azért volt ilyen boldog, mert a király utasítására kiderítette, tiszta aranyból készítették-e el az új koronát, anélkül, hogy megrongálta volna. A megoldásra a kádban töprengve jött rá: vízbe kell meríteni a koronát, és meg kell nézni, mennyit emelkedik a vízszint. Ha egy ugyanolyan súlyú aranytömb ugyanannyi vizet szorít ki, mint a korona, akkor a királyi ékszer valódi. Azonban hamisítvány volt, úgyhogy az aranyművest kivégezték.
K R. E. 250
Vénusz
A K
Korábban a legtöbben laposnak hitték a Földet, de a bölcs görögök felfedezték, hogy gömbölyű, amit az árnyékok különböző helyszíneken mért hosszának összevetésével be is bizonyítottak. A Föld forgásával azonban nem számoltak, így azt hitték, hogy a Nap és a csillagok körülöttünk keringenek, és ezért szelik át az égboltot. A Földet nevezték ki az univerzum középpontjának, és ezt évszázadokig nem is cáfolta senki.
K R. E. 240
Mivel úgy látszott, hogy a Nap, a csillagok és a bolygók is a Föld körül keringenek, a görögök azt hitték, hogy az univerzum körkörös szerkezetű. Mindegyik bolygó egy Föld körül forgó gigantikus kristálygömbön nyugszik, míg a csillagok egyetlen kozmikus óriásgömbön helyezkednek el a bolygókon túl. A görögök szerint mindebből kiszámítható, hol kel és hol nyugszik egy-egy bolygó, bár ehhez a nagyobb gömbök mellé be kellett iktatni kisebbeket is. Az elképzelés annyira bevált, hogy az emberek csaknem kétezer évig hittek benne.
K R. E. 150
Hold
Föld
Merkúr Nap
K R. U. 50
Egy elegendően hosszú erőkarral bármit felemelek!
Ó
H
Arkhimédész zseniális feltaláló volt. Rájött arrra, hogy erőkarral megsokszorozható az erő, és ezen az elven hadigépeket szerkesztett a rómaiak ellen. Az egyik óriásdaruja pl. part menti hajókat tudott felemelni egy kötélre erősített kampó segítségével, hogy aztán hajóstul vízbe borítsa vagy sziklához csapja a halálra ítélt legénységet.
10
ARKHIMÉDÉSZ KR. E. 287–212
Az ókori görögök szerint a bolygók és a csillagok
Az utolsó görög filozófusok egyike Alexandriai Hérón volt, aki feltalálóként előszeretettel épített furcsa szerkezeteket. Nevéhez fűződik az énekesmadár-automata, a szekérre szerelhető útmérő, a számszeríj, valamint a világ első pénzbedobós vízadagolója. Hérón felismerte, hogy a levegő is anyag, amit sűríteni lehet. Ebből arra következtetett, hogy nem állhat másból, mint atomokból.
gigantikus kristálygömbökön helyezkednek el.
11