Fizyka – powtórka ze szkoły

Fizyka jest jedną z najbardziej fascynujących nauk, zajmuje się badaniem otaczającego nas świata, procesami zachodzącymi w przyrodzie i rządzącymi nią prawami.

Dzięki fizyce jesteśmy w stanie odkrywać kolejne tajemnice i zjawiska występujące we wszechświecie, a jej osiągnięcia wielokrotnie doprowadziły do istotnych zmian cywilizacyjnych. Choć przez wielu uczniów nielubiana, posiada wiele zastosowań na co dzień, z których nawet nie zdajemy sobie sprawy. O czym więc warto wiedzieć w dorosłym życiu, a czego niekoniecznie nauczono nas w szkole?

GPS

Obecnie trudno byłoby nam sobie wyobrazić poruszanie się po różnych miejscach bez urządzenia do nawigacji, jednak czy zastanawialiście się kiedyś, w jaki sposób działa GPS?

Składa się on z trzech elementów: 31 satelitów GPS orbitujących wokół Ziemi, stacji naziemnych położonych w okolicach równika i mających za zadanie lokalizowanie satelitów i ich ruchu na orbitach oraz odbiornika, czyli urządzenia, z którego akurat korzystamy. Aby określić naszą pozycję, odbiornik musi uzyskać sygnał radiowy od minimum trzech satelitów. Dzięki informacji o tym, jak trzy satelity są położone względem siebie oraz jak daleko znajduje się nasz odbiornik od każdej konkretnej satelity, jesteśmy w stanie poznać precyzyjnie miejsce, w jakim się znajdujemy. Im więcej złapiemy satelitów, tym lepszy uzyskamy pomiar.

A to wszystko nie byłoby możliwe, gdyby nie teoria względności Alberta Einsteina czy wpływ fizyki na budowę urządzeń wysyłających fale radiowe.

Prędkość światła nie taka zawrotna?

Choć prędkość światła kojarzy nam się z czymś niewyobrażalnie szybkim, to z perspektywy tego, co obserwujemy na niebie, jest ona bardzo powolna i często patrząc w górę, obserwujemy… przeszłość. Co to oznacza?

W skrócie, im dalszy obserwujemy obiekt, tym dawniej zostało z niego wyemitowane światło. Tym samym, patrząc na Księżyc, widzimy go takiego, jaki był mniej więcej sekundę temu; obraz Słońca natomiast objawia się nam z ośmiominutowym opóźnieniem. Jeżeli zaś mowa o gwiazdach, tu perspektywa jest jeszcze ciekawsza, ponieważ te, które widzimy gołym okiem, mogły wysłać do nas światło kilkanaście, kilkaset czy nawet kilka tysięcy lat temu! W istocie obserwowane obiekty mogą już dawno nie istnieć lub mieć inny wygląd i położenie. Z tego powodu też w astronomii jednostki odległości nie mierzy się w kilometrach, lecz w latach świetlnych, czyli od momentu, jak dawno zostało wyemitowane światło z danego obiektu.

Fizyka a medycyna

Fizyka ma również zastosowanie w innych dziedzinach nauki. Istnieje nawet osobny dział fizyki – fizyka medyczna – wykorzystujący pojęcia, teorie i metody fizyczne w zastosowaniach medycznych.

Do jednych z najważniejszych odkryć fizycznych, które wpłynęły na późniejszy rozwój medycyny, należą chociażby odkrycie promieniowania X przez Wilhelma Röntgena czy odkrycie przez Marię Skłodowską-Curie dwóch nowych pierwiastków, radu i polonu, które pozwoliły na zapoczątkowanie badań nad leczeniem raka za pomocą promieniotwórczości. Sposobami fizycznymi w medycynie oraz przyrządami wymusza się, wspomaga albo zatrzymuje pewne procesy biologiczne lub usuwa się niechcianą tkankę.

Można to robić za pomocą takich zewnętrznych środków fizycznych jak ciepło, zimno, ruch, a także poprzez ultradźwięki (USG), światło (mikroskop optyczny) czy pole magnetyczne wykorzystywane w rezonansie magnetycznym.

Czy doba to rzeczywiście 24 godziny?

Otóż nie! Doba to obrót Ziemi wokół własnej osi. Jednak szybkość obrotu Ziemi nieustanie się zmienia za sprawą tarcia wywoływanego przez pływy oceaniczne, warunki pogodowe czy zdarzenia geologiczne. W rezultacie średnia doba w ciągu roku trwa ułamek sekundy mniej niż 24 godziny.

Co więcej w wyniku niektórych kataklizmów i wydarzeń spowodowanych działalnością człowieka dochodziło do zmiany kształtu naszej planety, a w konsekwencji do skrócenia ziemskiej doby. Tak było w przypadku trzęsienia na Oceanie Indyjskim z 2004 roku, efektem czego biegun północny przesunął się o 2,5 cm w kierunku południka 154°E.

Może dlatego tak często brakuje nam czasu?