ELEKTROSTATICKÝ MOST – MOTIVACE
Nabité částice mohou snadno vytvářet makroskopické struktury. Coulombovým přitahováním se k sobě může přiblížit kladná a nabitá částice a vytvořit tak vázaný pár. Takový pár se chová jako elementární dipól a dipólovou silou se přitahuje s dalšími podobnými dvojicemi, nebo se samostatnými nabitými částicemi. Coulombova síla je základní silou pro vytváření struktur v mikrosvětě. Je přitažlivá pro částice s opačným nábojem a odpudivá pro částice se stejným nábojem.
Pokud jsou částice z kvantového hlediska identické, působí na ně odpudivá síla, která má původ v Pauliho vylučovacím principu. Tato síla například zajistí, že se bílý trpaslík nezhroutí pod vlivem gravitace. Pauliho síla působící mezi částicemi je odpudivou odpovědí látky na přitažlivou elektrostatickou sílu. V našem zjednodušeném modelu bude Pauliho síla působit na všechny částice bez rozdílu.
V našem zjednodušeném modelu světa působí také tření. Na pohybující se částice působí brzdná síla úměrná jejich rychlosti. Pokud je částice z nějakého místa vymrštěna, je její pohyb postupně tlumen a po chvíli může být přitažena do jiné interakční oblasti. Takové tlumící síly působí i v reálné přírodě. Bez nich by mnoho vázaných struktur bylo nestabilních a i malý podnět zvnějšku by už hotovou strukturu rozbil na původní elementy.
Poslední silou v našem modelu je tíže. Pokud zapneme tuto interakci, začnou částice i hotové struktury padat směrem dolů a po chvíli nám zmizí ze zorného pole. Naše mikrosvětová stavebnice zná ale záchranu. Některé částice můžete pevně uchytit v prostoru. V tom okamžiku se stanou pevnými body v simulaci, jakýmisi záchytnými místy. K takové částici se elektrostatiky může přilepit celá hotová struktura (řetízek částic nebo plocha nabitých částic. Z nabitých částic tak za pomoci kotevních částic můžete stavět pevné, ale pružné mosty mezi dvěma místy. A pokud na most položíte nějakou zátěž, buď vydrží, a nebo se rozpadne. Záleží jak moc jste si stavbu promysleli a jak kvalitní most jste z částic postavili.
• • •
Tyto materiály vznikly v rámci projektu OPPA CZ.2.17/3.1.00/33306 Inovace předmětů a studijních materiálů pro e-learningovou výuku v prezenční a kombinované formě studia.
Evropský sociální fond
Praha & EU:
Investujeme do vaší budoucnosti