Miksi pyörii ja mihin suuntaan?

Seuraa 
Viestejä11619
Liittynyt10.12.2008

On herkästi pyörivä siipiratas, jonka siipien toinen puoli on musta ja toinen valkea. Miksi se alkaa pyöriä ja mihin suuntaan kun se joutuu valoon?
Tämä tehtävä oli eräässä fysiikan oppikirjassa, jossa käsiteltiin valon aalto- hiukkasluonnetta. Fotoniselityshän on seuraava: Siiven valkoiselle puolelle osuvat fotonit heijastuvat ja antavat siivelle suuremman impulssin kuin mustalle puolelle absorboituvat fotonit. Täten fotonien siiville antama impulssi alkaa pyörittä ratasta siipien musta puoli edellä.
Minusta tämä on ihan hyvä selitys mutta satuin lukemaan H. Tanskasen juttua aurinkopurjeiden toiminnasta ( tai toimimattomuudesta). Tässä jutussa hän sivusi kuvaamaani siipiratasta ja esitti, että esittämäni pyörimisen syy on väärä. Kaiken lisäksi se pyörii vastakkaiseen suuntaan kuin esitin. Muistaakseni kirjoitti keskustelleensa tästä jopa jonkun professorin kanssa.
Tanskasen mielestä pyörimisen aiheuttaa se, että siiven musta puoli lämpiää enemmän kuin valkoinen puoli. En tarkkaan muista, miten rattaan pyöriminen tästä siipien erilaisesta lämpenemisestä seurasi mutta jotenkin näin se meni.
Olen nähnyt, kuinka tällainen ratas alkaa pyöriä heti, kun se juotuu valoon. Sen vuoksi Tanskasen selitys on ontuva ainakin siksi, että lämpötilaeron muodostumiseen kuluu jonkin verran aikaa ja täten pyöriminen alkaisi viipeellä.
Harmi, kun en tutkinut pyörimissuuntaa tarkemmin.
Lisäksi Tanskasen uskottavuutta ainakin minun silmissäni laskee hänen osallistumisensa "helium-pallo autossa"- keskusteluun. Toisaalta jos on kerran väärässä , ei tarkoita, että on aina väärässä.

Kysymys kuuluukin, miksi ratas pyörii ja mihin suuntaan?

Kommentit (14)

Vierailija

Juuri noin kuin esitit itse. Heijastuva fotoni antaa suuremman impulssin kuin absorboituva. Tuskin ohueen siipeen ihmeempää lämpötilaeroa syntyisikään.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Minulla on kotona tuollainen Crookesin radiometrina tunnettu laite. Siivet pyörivät vaalea puoli edellä, joten valon liikemäärästä ei ole kyse. Valon liikemäärä on hyvin pieni ja sen mittaus edellyttää hieman kerkempää laitetta, ja lisäksi tuossa laitteessa oikeasti dominoiva ilmiö peitää senkin pienen vaikutuksen.

Asiaa mietti aikoinaan useampikin fyysikko. nykyisin oikeana pidetyn selityksen laati Reynolds, vaikka kuulemman Maxwell ennätti julkaista oman tarkastelunsa ennemmin, kun oli Reynoldsin ideaa tarkastellut. Reynoldsin idea taisi olla oikea, mutta matemaattinen tarkastelu oli vielä kesken.

Sitä ilmiötä kutsutaan ainakin nimellä thermal creeping. Jos jollakin pinnalla on lämpötila gradientti, niin sen kanssa vuorovaikutuksessa oleva kaasu alkaa virrata kuumempaan suuntaan. Reynolds tekin asiasta kokeitakin, aiheuttamalla lämpötilaeron huokoisen materiaalin eri puolille. Tuon ilmiön tutkimus ja kehitys näyttää googlen mukaan olevan vieläkin aktiivista tuolla periaatteella toimivien tyhjiöpumppujen osalta.

Edit: jahas olin hidas. tuossa linkissä on näköjään koottuna jokseenkin sama selitys.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

Käsitykseni mukaan lasikupu on pumpattu tyhjäksi joten vuorovaikutusta kaasun kanssa ei pitäisi olla. Mutta jos kuvun sisällä on kaasua niin silloin tuo vuorovaikutus on varmaankin totta. Kuinkas siinä bosonin hyrrässä, ilmeisesti sisus ei ole tyhjö. Kuinka täydellinen tyhjö tarvittaisiin jotta kaasun vuorovaikutus ei peittäisi fotonien vuorovaikutusta. Olen itse nähnyt tuollaisen hyrrän ja nyt harmittelen etten aikoinaan sitä hankkinut itselleni.

Jorma
Seuraa 
Viestejä2350
Liittynyt27.12.2008
korant
Käsitykseni mukaan lasikupu on pumpattu tyhjäksi joten vuorovaikutusta kaasun kanssa ei pitäisi olla. Mutta jos kuvun sisällä on kaasua niin silloin tuo vuorovaikutus on varmaankin totta. Kuinkas siinä bosonin hyrrässä, ilmeisesti sisus ei ole tyhjö. Kuinka täydellinen tyhjö tarvittaisiin jotta kaasun vuorovaikutus ei peittäisi fotonien vuorovaikutusta. Olen itse nähnyt tuollaisen hyrrän ja nyt harmittelen etten aikoinaan sitä hankkinut itselleni.

Eihän se vielä ole myöhäistä. Hakusanaksi vai radiometri, ainakin kuvahaulla läytyy helposti.
Muistaakseni hyrrä pyörii vain jos kuvussa on pieni paine, tyhjiössä sen pitäisi pysähtyä.

esim http://www.alnilam.fi/index.php?x=cat5&y=shopmenu

Vierailija
Jorma
korant
Käsitykseni mukaan lasikupu on pumpattu tyhjäksi joten vuorovaikutusta kaasun kanssa ei pitäisi olla. Mutta jos kuvun sisällä on kaasua niin silloin tuo vuorovaikutus on varmaankin totta. Kuinkas siinä bosonin hyrrässä, ilmeisesti sisus ei ole tyhjö. Kuinka täydellinen tyhjö tarvittaisiin jotta kaasun vuorovaikutus ei peittäisi fotonien vuorovaikutusta. Olen itse nähnyt tuollaisen hyrrän ja nyt harmittelen etten aikoinaan sitä hankkinut itselleni.

Eihän se vielä ole myöhäistä. Hakusanaksi vai radiometri, ainakin kuvahaulla läytyy helposti.
Muistaakseni hyrrä pyörii vain jos kuvussa on pieni paine, tyhjiössä sen pitäisi pysähtyä.

esim http://www.alnilam.fi/index.php?x=cat5&y=shopmenu


Miksi se tyhjiössä pysähtyisi? Tosin...taas kerran...tuon lasikuvun sisään ei ikimaailmassa saa tyhjiötä tehtyä.

Vierailija
Jorma
korant
Käsitykseni mukaan lasikupu on pumpattu tyhjäksi joten vuorovaikutusta kaasun kanssa ei pitäisi olla. Mutta jos kuvun sisällä on kaasua niin silloin tuo vuorovaikutus on varmaankin totta. Kuinkas siinä bosonin hyrrässä, ilmeisesti sisus ei ole tyhjö. Kuinka täydellinen tyhjö tarvittaisiin jotta kaasun vuorovaikutus ei peittäisi fotonien vuorovaikutusta. Olen itse nähnyt tuollaisen hyrrän ja nyt harmittelen etten aikoinaan sitä hankkinut itselleni.

Eihän se vielä ole myöhäistä. Hakusanaksi vai radiometri, ainakin kuvahaulla läytyy helposti.
Muistaakseni hyrrä pyörii vain jos kuvussa on pieni paine, tyhjiössä sen pitäisi pysähtyä.

esim http://www.alnilam.fi/index.php?x=cat5&y=shopmenu


Aiemmin jo postaamassasi erinomaisessa linkissä :
http://www.weburbia.com/physics/light-mill.html
selvästi todetaan viimeiseksi, ettei tuolloin pysähdy vaan pyörii silloin toiseen suuntaan.

By the way. It is possible to measure radiation pressure using a more refined apparatus. To make it work you have to use a much better vacuum, suspend the vanes from fine fibers and coat the vanes with an inert glass to prevent out-gassing. When you succeed the vanes are deflected the other way as predicted by Maxwell. The experiment is very difficult but was first done successfully in 1901 by Pyotr Lebedev and also by Eenest Nichols and Gordon Hull.
Vierailija

Tässä uunituore lyhyt juuri tekemäni video fotonipyörijästäni, ostin tämän heurekasta joitain vuosia sitten. Valkoinen siipi menee valoon päin ja musta valosta poispäin. On ihmeen herkkä toimii ikkunalla jopa pilvisellä säällä tai 60 W hehkulampulla jo vinhasti myös hieman tehokkaammalla leditaskulampulla.
http://www.youtube.com/watch?v=oizdno1pyYQ

PPo
Seuraa 
Viestejä11619
Liittynyt10.12.2008
Jorma
PPo

Kysymys kuuluukin, miksi ratas pyörii ja mihin suuntaan?




Tuolta voit alottaa pohtimisen.

http://www.weburbia.com/physics/light-mill.html


Kiitos linkistä. Kyselemällä oppii.
Tulkitsenko oikein?
Jos paine on normaali, niin ei pyöri.
Painetta pienentämällä alkaa pyöriä valkoinen puoli edellä. Syynä eri puolien erilainen lämpiäminen.
Edelleen painetta piennettäessä ( lähes tyhjiössä) pyörimissuunta muuttuu. Syynä säteilypaine.

Vierailija
VPeltonen
Tässä uunituore lyhyt juuri tekemäni video fotonipyörijästäni

Ettet vaan oo laittanut sitä videota pyörimään takaperin !

Vierailija
korant
Ettet vaan oo laittanut sitä videota pyörimään takaperin !

Ei tässä mitään temppuja ole tehty ei ole tarkoitus harhauttaa ihmisiä.

Vierailija
VPeltonen
Ei tässä mitään temppuja ole tehty ei ole tarkoitus harhauttaa ihmisiä.
Vitsi vitsi! Mutta hieno video!

Vierailija

Meneekös se näin?

Huoneenlämpötilassa olevassa kaasussa hiukkaset kiitävät ristiin rastiin ja pommittavat siipiä tasaisesti molemmilta puolilta. Jos siiven pinta on samassa lämpötilassa kuin kaasu, siipeen törmäävän hiukkasen nopeus ei keskimäärin muutu törmäyksessä. (okei... suunta muuttuu, mutta määrä ei.) Jos siiven pinta on kuumempi kuin kaasu, hiukkasen nopeus keskimäärin kasvaa törmäyksessä. (Näinhän kaasu aina lämpeää!)

Kuuma, tumma, puoli työntää siipeä kovempaa, kuin mitä kirkas puoli jarruttaa, ja siipi lähtee pyörimään kirkaspuoli edellä.

Tummalla pinnalla on siis ärhäköitä teinitonttuja, jotka saavat voimaa fotoneista ja tönivät ohikulkevia mummoja kovemmin kuin kirkkaan puolen coolit teinitontut.

Uusimmat

Suosituimmat