Ką reiškia įsielektrinti?
Jau prieš 2 500 metų graikai pastebėjo, kad gintaras, patrintas vilna, traukia plaukus, smėlio smilteles ir pan. Apie kūnus, kurie patrinti tarpusavyje traukia vieni kitus, šiandien sakome, kad jiems yra suteiktas elèktros krūvis. Taigi įsielèktrinti reiškia įgauti elektros krūvį. Jį gali įgauti, pavyzdžiui, oras, debesys, žemės paviršius, automobilio kėbulas, įvairūs daiktai, mūsų kūnas...
Ant ko laikosi pasaulis?
Seniai, kai vyravo plokščios Žemės idėja, žmonės įsivaizdavo, kad Žemė remiasi ant vėžlių (6.6.1 pav.) ar trijų dramblių (6.6.2 pav.). Pagal šią alegoriją drąsiai galėtume teigti, kad bent viena iš tų paslaptingų atramų yra sąveikos. Gal net vienintelė!
Sąveikų rūšys
Paprastai žodžiu sąveika nusakoma jėga, kuri gali būti perduodama tiesiogiai arba per nuotolį ir apibūdinama kaip vieno kūno poveikis kitam. Šiandien mokslininkai sutaria, kad egzistuoja keturios pamatinės sąveikos:
- stiprióji,
- elektromagnètinė,
- silpnóji,
- gravitãcinė.
Šių sąveikų stiprumą atitinkamai galima išreikšti santykiu 1 : 10–2 : 10–13 : 10–38.
- Stiprioji sąveika išlaiko protonus ir neutronus atomo branduolyje – užtikrina atomų branduolių stabilumą; ji veikia tik labai trumpu atstumu – vos kelių femtometrų (1 fm = 10–15 m).
- Elektromagnetinė sąveika pasireiškia tarp kūnų, kuriems suteiktas elektros krūvis; jos veikimo atstumas neribotas. Ši sąveika lemia žinomus žmogaus pojūčius – regą, klausą, uoslę, skonį, lytėjimą.
- Silpnoji sąveika veikia daugelį elementariųjų dalelių; jos veikimas siekia apie 10–18 m. Ši sąveika sukelia kai kuriuos atomų branduolių ir elementariųjų dalelių virsmus.
- Gravitacinė sąveika pasireiškia trauka tarp bet kokios masės kūnų; jos veikimo atstumas begalinis. Trauka dėl masės vadinama gravitacija. Mãsė – kūnų gravitacinių savybių matas. Kuo masyvesni kūnai, tuo ši sąveika tarp jų stipresnė – gravitacija net gali iškraipyti erdvę! Ši sąveika valdo Visatos raidą – tai ji lemia, kad gimsta ir užgęsta žvaigždės.
Elektros krūvis. Kulonas
Krūvis yra kūnų savybė, dėl kurios tarp kūnų galimà elektromagnetinė sąveika. Tai pirminė savybė – jos negalima paaiškinti paprasčiau. Elektros krūvis rodo elektromagnetinės sąveikos intensyvumą, panašiai kaip masė – gravitacinės sąveikos. Yra dalelių, neturinčių elektros krūvio, bet negali būti elektros krūvio be dalelės. Masė būdinga kiekvienai dalelei ar kiekvienam kūnui, o elektros krūvį kūnas gali įgyti arba jo netekti.
Elektros krūvio matavimo vienetas yra kulònas (C). Kuloną galima apibūdinti kaip tokį krūvį, kuris kitą tokio paties didumo krūvį, esantį 1 m atstumu, veiktų tokia didele jėga, kad iš medžiagos galėtų išplėšti elektronus. Vieno kulono krūvis lygus net 6,26 ⋅ 1018 elektrono arba protono krūvio.
Elektrono krūvis yra elementarusis neigiamasis, nedalomas. Protono krūvis taip pat elementarusis, tik teigiamasis ir savo absoliučiuoju didumu lygus elektrono krūviui. Neutronas krūvio neturi, taigi yra neutralus. Neutralaus atomo branduolio teigiamąjį krūvį kompensuoja neigiamasis elektronų krūvis – protonų skaičius lygus elektronų skaičiui.
Platesniam akiračiui
Tai, ko daugiau suskaidyti neįmanoma, fizikai vadina kvántu (lot. quantum – kiek) – neskaidomu fizikinio dydžio kiekiu. Klasikinis šios sąvokos pavyzdys – mažiausia šviesos arba energijos porcija. Elektrono ir protono krūviai yra elementarieji – jų padalyti ar sumažinti neįmanoma. Todėl šių dalelių krūvio didumą taip pat galima laikyti kvantu. Krūvio kvantas lygus 1,6 ⋅ 10–19 C.
Šiandien fizikai beveik sutaria, kad egzistuoja laiko ir erdvės kvantai. Esama ir kasdieniškesnių kvantų: pinigų kvantas – centas, kalbos – fonema, judesio – gestas, vaizdo – pikselis, visuomenės – individas, paveldimosios informacijos – genas ir t. t.
Gamtoje egzistuoja tik dviejų rūšių krūviai – kaip teigiamieji ir neigiamieji skaičiai, dvi lytys ir pan. Toks Gamtos įstatymas – dėsnis!
Tikriausiai pastebėjote, kad vieni žmonės traukia prie savęs – su jais malonu bendrauti, kiti – atstumia. Vieni namai jaukūs, kituose būti nemalonu, vienos melodijos patinka, kitos – ne ir t. t. Tai priklauso nuo tam tikro sąveikaujančių pusių „bendradarbiavimo“, tarpusavio poveikio, apsikeitimo žvilgsniais, žodžiais, mimika, gestais... Apie tai kalba poetai, rašytojai, tačiau moksliškai patvirtintos, t. y. eksperimentiškai paaiškintos, šių reiškinių teorijos nėra. Tai ne fizikinės sąveikos. Mokslininkai gali užtikrintai kalbėti tik apie tai, ką geba pagrįsti ir įrodyti. Padiskutuokite klasėje, nuo ko priklauso sąveika tarp žmonių, tarp žmogaus ir erdvės. Kaip elgtis, kai jaučiame atstūmimą?
Klausimai ir užduotys
- Išvardykite mokslininkams šiuo metu žinomas sąveikas ir savais žodžiais jas apibūdinkite.
- Nurodykite, kuri sąveika pasireiškia:
- tarp protonų ir neutronų atomo branduolyje;
- atome tarp elektronų ir branduolio;
- tarp dviejų ant stalo gulinčių pieštukų;
- tarp Žemės ir Mėnulio;
- tarp stabdant slystančio automobilio padangų ir kelio dangos.
- Kaip vadiname kūną, kuris įgavo krūvį?
- Jei krūvio apibrėžime reikėtų palikti tik vieną žodį, kurį paliktumėte? Kodėl?
- Paaiškinkite savo draugui (ar draugei), ką vadiname gravitacija.
- Be ko negali pasireikšti gravitacinė sąveika? Elektromagnetinė?
- Sąveika – tai apsikeitimas kuo nors. Kuo gali apsikeisti sąveikaujantys fizikiniai kūnai bendraujantys žmonės?
- Kuriai sąveikai priskirtumėte apsikeitimą informacija tarp draugų, persimetimą žvilgsniais, meilę, duotą pažadą?
- Kokį klausimą nagrinėta tema norėtumėte užduoti savo mokytojui?
- Kas galėtų būti gyvenimo kvantu?
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"