Urení rychlosti svtla Römerovou metodou

Podobné dokumenty
Informace pro uitele. Popis: Studenti zakreslují do mapy zemského povrchu ve válcové projekci dráhu Sputniku 1, první umlé družice Zem.

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

1 KOMBINATORIKA, KLASICKÁ PRAVDPODOBNOST

Hezká fyzika z po íta e

Tematický plán uiva z matematiky pro 6. roník na školní rok

NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY

Tematický plán uiva z matematiky pro 6. roník na školní rok

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Proud ní tekutiny v rotující soustav, aneb prozradí nám vír ve výlevce, na které polokouli se nacházíme?

Finále 2018/19, kategorie GH (6. a 7. třída ZŠ) řešení. A Přehledový test. (max. 20 bodů)

SOUHVZDÍ Raka. ASTRONOMICKÉ informace - 4/2008 (216) Hvzdárna v Rokycanech, Voldušská 721, Rokycany Procházka jarní oblohou

2.1 Pokyny k otev eným úlohám. 2.2 Pokyny k uzav eným úlohám. Testový sešit neotvírejte, po kejte na pokyn!

Základní jednotky v astronomii

! " # $ % # & ' ( ) * + ), -

Píkazy pro kreslení.

MATEMATIKA MATEMATIKA

Efektivní hodnota proudu a nap tí

Vysoká škola báská Technická univerzita Ostrava Institut geoinformatiky. Analýza dojíždní z dotazníkového šetení v MSK. Semestrální projekt

4. EZY NA KUŽELÍCH 4.1. KUŽELOVÁ PLOCHA, KUŽEL

DOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ

Země třetí planetou vhodné podmínky pro život kosmického prachu a plynu Měsíc

DOPRAVNÍ INŽENÝRSTVÍ

1.6.9 Keplerovy zákony

Obr. 1: Elektromagnetická vlna

Definice : Jsou li povrchové pímky kolmé k rovin, vzniká kolmá kruhová válcová plocha a pomocí roviny také kolmý kruhový válec.

Úvodní studie (pokraov

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA GEOGRAFIE. Planetární geografie seminář

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Maturitní zkouška ve školním roce

Druhá vta termodynamiky a její matematické vyjádení

23. Mechanické vlnní. Postupné vlnní:

VALIDACE ZÁZNAMU ZRYCHLENÍ VOZIDLA PI ROZJEZDU A BRZDNÍ. T. Rochla

( ) ( ) 2 2 B A B A ( ) ( ) ( ) B A B A B A

Téma: Světlo a stín. Zpracoval Doc. RNDr. Zdeněk Hlaváč, CSc

Korekce souřadnic. 2s [ rad] R. malé změny souřadnic, které je nutno uvažovat při stanovení polohy astronomických objektů. výška pozorovatele

Každý datový objekt Pythonu má minimáln ti vlastnosti. Identitu, datový typ a hodnotu.

ZEM PIS ZEM PIS PRACOVNÍ MATERIÁLY PRACOVNÍ MATERIÁLY. Struktura vyu ovací hodiny. Záznamový Záznamový arch

Astronomický klub Pelhřimov Pobočka Vysočina Česká astronomická společnost

Vzdálenosti ve sluneční soustavě: paralaxy a Keplerovy zákony

ASTRONOMICKÉ informace - 3/2010 Hvězdárna v Rokycanech, Voldušská 721, Rokycany

Mars projde Jeslikami

2. PÍKLAD DÍLÍ ÁSTI SOUSTAVY - DÍLÍ ÁST SDÍLENÍ TEPLA

Základní škola, Brno, Holzova 1, píspvková organizace ORGANIZANÍ ÁD ŠKOLY

dq T dq ds = definice entropie T Entropie Pi pohledu na Clausiv integrál pro vratné cykly :

Roní plán pro 1.roník

Pravdpodobnost výskytu náhodné veliiny na njakém intervalu urujeme na základ tchto vztah: f(x)

Dlitel, násobek Znak dlitelnosti Prvoíslo, íslo složené, rozklad na prvoinitele Nejvtší spolený dlitel, nejmenší spolený násobek

LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

Jak v R využíváme slunení energii. Doc.Ing. Karel Brož, CSc.

Ústřední kolo 2013/14, kategorie GH (6. a 7. třída ZŠ), , Brno. Žák/yně jméno příjmení identifikátor. Škola ulice, č.p.

Obr. 4 Změna deklinace a vzdálenosti Země od Slunce v průběhu roku

NERVOVÁ SOUSTAVA NEURON NERVOVÁ SOUSTAVA MOZEK

SBÍRKA PEDPIS ESKÉ REPUBLIKY

1 VERZE DOKUMENTU VERZE SOFTWARE ZÁKLADNÍ POPIS ZÁKLADNÍ P EHLED HYDRAULICKÝCH SCHÉMAT HYDRAULICKÁ SCHÉMATA...

27. asové, kmitotové a kódové dlení (TDM, FDM, CDM). Funkce a poslání úzkopásmových a širokopásmových sítí.

ZÁKLADNÍ INFORMACE O LÉB INFORMATIKY

Dokumentaní píruka k aplikaci. Visor: Focení vzork. VisorCam. Verze 1.0

PROSLULÉ ÚLOHY STAROVKU

Zimní pikrmování pták

Sítání dopravy na silnici II/432 ul. Hulínská Osvoboditel v Kromíži

KINEMATICKÁ GEOMETRIE V ROVIN

= = 25

Krevní. Tlak. Vzduchu Slovníek. Úvodní strana. Práce. Myšlenková mapa. Odkazy. Pozadí. Obrázky. Pokus. Vtip. Midla tlaku Mt.Everest.

5. Dsledky zákona zachování energie

RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY

Krajské kolo 2014/15, kategorie EF (8. a 9. třída ZŠ) řešení

Žákovský (roníkový projekt)

Metodické poznámky: Materiál lze rozložit na více ástí a použít ve více vyuovacích hodinách. Materiál sloužící k osvojení a zapamatování uiva.

VI. Škola v letech

Tematický plán uiva z matematiky pro 7. roník na školní rok

CHALLENGES 1 Peklad pokyn ke cviením v pracovním sešit

Masarykova univerzita. Fakulta sportovních studií MANAGEMENT UTKÁNÍ. technika ízení utkání v ledním hokeji. Ing. Vladimír Mana

Základní pojmy klasického sudoku hlavolamu. Techniky odkrývání bunk. Technika Naked Single. Technika Hidden Single

Co vše se skrývá pod slapovými jevy?

Tělesa sluneční soustavy

9. Astrofyzika. 9.4 Pod jakým úhlem vidí průměr Země pozorovatel na Měsíci? Vzdálenost Měsíce od Země je km.

ESKÝ JAZYK ESKÝ JAZYK

Pravidla orientaního bhu

Efektivní uení. Žádná zpráva dobrá zpráva. (Structured training) Schopnost pracovat nezávisí od IQ. Marc Gold

ZÁSADY OCHRANY OSOBNÍCH ÚDAJ. po jakou dobu budeme Vaše osobní údaje zpracovávat;

KINEMATIKA 4. PRŮMĚRNÁ RYCHLOST. Mgr. Jana Oslancová VY_32_INOVACE_F1r0204

Lineární algebra Petriho sítí

E S K É D R Á H Y, a. s. G E N E R Á L N Í E D I T E L S T V Í O D B O R O S O B N Í D O P R A V Y A P E P R A V Y E K A C Í D O B Y

Využití animací letů kosmických sond ve výuce fyziky

Programovací jazyk Python. Objektov orientovaný. [citováno z

Soutěžní úlohy části A a B ( )

1.16 Lineární stabilita (pouze Fin 3D)

IMPORT DAT Z TABULEK MICROSOFT EXCEL

DÉLKA A USPO_ÁDÁNÍ PRACOVNÍ DOBY AD HOC MODUL 2001

pracovní list studenta

Jakou dekompresní bójku pro potáp?ní mám použít?

27. Vlnové vlastnosti svtla

Výpočet vzdálenosti Země Slunce pozorováním přechodu Venuše před Sluncem

MATEMATICKÁ KARTOGRAFIE

ASTRONOMICKÉ PROCHÁZKY

Objevte planety naší sluneční soustavy Za 90 minut přes vesmír Na výlet mezi Ehrenfriedersdorf a Drebach

RADIÁLNÍ VYPÍNÁNÍ ZADÁNÍ: VUT - FSI, ÚST Odbor technologie tváení kov a plast

Pravidla pro hodnocení výsledk vzdlávání žák a student Konzervatoe a VOŠ Jaroslava Ježka v Praze (klasifikaní ád)

Barycentrum - Slunce - sluneční činnost. Jiří Čech. Abstrakt:

Přírodovědný klub při ZŠ a MŠ Na Nábřeží Havířov

Transkript:

Urení rychlosti svtla Römerovou metodou Informace pro uitele Obtížnost: 4. roník SŠ Cíle: Cílem tohoto cviení je uit rychlost svtla tak, jak ji zmil Olaf Ch. Römer. Studenti si jednak procvií základy planimetrie, a zejména pojmy zatmní i zákryt u obíhání msíc kolem centrální planety. Popis: Studenti ze dvou údaj zaátku po sob následujících zatmní msíce Io urují rychlost svtla. Standardy 1 : Fyzika: 1.2 (pohyb po kružnici), 1.5 (gravitaní pole), 8.2 (slunení soustava) Zempis: 1.1 (Zem jako vesmírné tleso) Matematika: 6.1 (úhel), 6.2 (kosinová vta) Dovednosti: zvládat pedstavu pohybu po kružnici urování potu uplynulých hodin mezi dvma daty v kalendái Pomcky: pracovní list studenta kalkulaka Historický úvod: V roce 1610 objevil Galileo Galilei tyi nejvtší msíce Jupitera: Io, Europa, Ganymed a Kallisto. Galileo se rozhodl tyto msíce využít k urování 1 Standardy jsou oíslovány pesn podle Katalogu požadavk ke spolené ásti maturitní zkoušky v roce 2002 (www.cermat.cz). pesného asu pohyb msíc je totiž velmi pravidelný, obžné doby dostaten krátké a okamžiky zatmní nezávisí na poloze pozorovatele. Myšlenku znovuobjevil v roce 1668 Cassini. Pozorování se setkalo s úspchem, pisply k tomu zlepšené pozorovací pístroje a vynález hodin (Huygens, 1657). V prbhu zimy na pelomu let 1671 1672 pozorovali simultánn okamžiky zatmní msíce Io dv nezávislé skupiny: Picard a Römer z Uraniborgské hvzdárny na ostrov Hven, dnes patící Švédsku, a Cassini z observatoe v Paíži. Z pozorování zákryt a zatmní msíc Jupitera v dalších letech Römer prokázal, že rychlost svtla je konená. Dkaz byl poprvé otištn v roce 1676 v Journal des Scavans. V následujícím textu pedpokládáme, že se všechny pohyby tles odehrávají v rovin ekliptiky a že se Jupiter nepohybuje. Dráhy planet i msíc jsou kruhové, pohyb rovnomrný po kružnici. Jak na to: Nejprve je poteba studenty seznámit se základními pojmy. Jako první

úkol je urit, kdy ze Zem uvidíme zatmní Io, pechod Io, stín Io na Jupiterov kotoui a Io neuvidíme, protože bude schované za kotouem Jupitera. Tato úloha je velice jednoduchá, výsledek je vidt na obrázku 1. Druhým úkolem je si uvdomit, kdy jsou jednotlivé okamžiky (zaátek zatmní, konec zatmní) ze Zem vidt záleží zde i na vzájemné poloze Zem a Jupitera. Vysvtlují se také pojmy konjunkce a opozice. Pokud uvažujeme soustavu pesn podle obrázku, potom pi umístní Zem mezi konjunkcí smrem k opozici vidíme zaátky zatmní, konce zatmní vidíme, když se Zem vzdaluje od Jupitera smrem do bodu konjunkce. Ke konjunkci došlo 20. ervence 2002, k opozici dne 2. února 2003. Mezi tmito daty Zem urazila na dráze kolem Slunce 180. (Už zde se otrlý fyzik otepe. Opravdu velmi velké zjednodušení.) Urazila tedy celkem 197 dní, jednomu dni odpovídá úhel 1,094. Úhel ϕ tedy mžeme vyjádit jako: ϕ = d. 1,094, kde d je poet dní, které od daného okamžiku zbývají do dne opozice. Pro vyjádení vzdálenosti Zem od Jupitera použijeme kosinovou vtu. Z tabulek známe hodnoty vzdáleností Zem - Slunce (1 AU = 149,6 mil. km) a Slunce - Jupiter (4,2 AU). Vzdálenost Zem od Jupitera pro okamžik popsaný úhlem ϕ je tedy x = (4,2 2 + 1-8,4cosϕ) Jak budeme postupovat dále? Z tabulky z Astronomické roenky 2002, kterou mají studenti ve svých pracovních listech, vybereme dva po sob následující okamžiky námi pozorovatelného zatmní Io. Dejme tomu, že si vybereme 1.10.2002 v 3.24 a 8.10.2002 v 5.17. asový rozdíl tchto okamžik je T = 7,079 dne. Skutená perioda Io je 1,769 dne, což znamená, že ve skutenosti došlo navíc k n = 3 zatmním. Rozdíl T = 0,003 dne. Pi prvním zatmní byla Zem ve vzdálenosti asi 4,53 AU a pi následujícím zatmní ve vzdálenosti 4,40 AU. Rychlost svtla je tak 0,13 AU za 0,003 dne, neboli 73000 km/s. Dodatky: Hodnota je samozejm velmi nepesná, protože zanedbáváme všechno možné. Jednak se bhem okamžik zatmní posunuje i Jupiter, pohyb planet není tak rovnomrný, všechna tlesa neobíhají ve stejné rovin... Hodnota rychlosti svtla tedy díky tak velkým nepesnostem závisí i na tom, jaké dv hodnoty si vezmeme. A velmi nepesn, zjistili jsme, že rychlost svtla není nekonená. Další nápady: Rozšíením úlohy mže být zjištní rychlosti svtla díky obíhání jiného msíce Jupitera. Další možností je získat data okamžik konc zatmní pi poloze Zem mezi opozicí a konjunkcí.

Pracovní list studenta Urení rychlosti svtla Römerovou metodou Olaf Christiansen Römer se narodil 25. záí 1644 a zemel 23. záí 1710. Tento význaný dánský astronom v roce 1676 jako první uril, že rychlost šíení svtla není nekonená. Tuto skutenost odvodil na základ nepravidelností dob zatmní Jupiterova msíce Io. Soustava Jupiterových msíc je velmi rozsáhlá. Zatím poslední poet msíc je 47, ale je jisté, že íslo není konené. Nejznámjšími msíci Jupitera je pravdpodobn tveice Galileovských msíc Io, Ganymed, Europa a Kallisto. Základní pojmy V následujícím obrázku je zachycena dráha msíce Io kolem Jupitera. Pedpokládejme, že se msíc pohybuje proti smru hodinových ruiek. Zakreslete do obrázku ty úseky dráhy msíce, kdy vidíme: a/ zatmní Io - neboli tu ást dráhy, kdy se msíc nachází ve stínu Jupitera, b/ pechod - msíc Io pechází pes kotou Jupitera, c/ stín msíce Io na Jupiterov kotoui, d/ pouze Jupiter, Io se schovalo za kotou Jupitera. Zem a Jupiter Pedstavte si, že se díváme na slunení soustavu shora. Zem obíhá kolem Slunce rovnomrn po kružnici, Jupiter je pro nás umístn pevn. Kolem Jupitera obíhá Io. Podle obrázku odpovzte na následující otázky: Kdy mžeme ze Zem pozorovat zaátky zatmní? Kdy mžeme ze Zem pozorovat konce zatmní?

Obh Zem kolem Slunce Pro Römerovu metodu potebujeme znát, jak daleko je Zem od Jupitera v jakémkoli okamžiku mezi konjunkcí a opozicí. S využitím tabulky z Astronomické roenky 2002 zjistte následující údaje: datum konjunkce: datum opozice: S využitím obrázku vyjádete úhel ϕ pro jakékoli datum mezi touto konjunkcí a opozicí. Vzdálenost Zem od Jupitera ϕ = Urete vzdálenost Zem od Jupitera pro jakékoli datum mezi konjunkcí a opozicí. Využijte známého úhlu ϕ a známých vzdáleností Slunce - Zem a Slunce - Jupiter. (Není poteba kosinová vta?) vzdálenost spoteme jako

Römerova metoda Olaf Römer pozoroval Io a zapisoval as okamžiku zatmní. Tyto hodnoty máme k dispozici v tabulce z Astronomické roenky 2002. Samozejm, že nemáme k dispozici všechny okamžiky zatmní, které lze pozorovat, nebo jsme omezeni jedním pozorovacím místem. Jelikož je skutená doba obhu msíce Io rovna 1,769 dne, nkteré okamžiky zatmní pipadly na den. Ty v tabulce chybí. 1/ Vyberte dva po sob nastávající okamžiky zatmní Io z tabulky, urete jejich asový odstup T. 2/ Urete, kolikrát došlo mezi tmito okamžiky k zatmním ve skutenosti. Poet zatmní oznate n. 3/ Od hodnoty T odette n-krát skutenou periodu obhu Io, výsledek oznate T. bereme v úvahu okamžiky: a T = n = T = asový rozdíl T je zpsoben tím, že se Zem bhem obou zatmní posunula. Tento rozdíl tedy odpovídá dráze, kterou muselo urazit svtlo mezi dvma polohami Zem. Musíme tedy zjistit vzdálenost Zem od Jupitera v obou okamžicích zatmní. vzdálenost Zem od Jupitera pi prvním zatmní: vzdálenost Zem od Jupitera pi druhém zatmní: Rozdíl tchto vzdáleností urazilo svtlo za as T. Rychlost svtla Urete rychlost svtla Römerovou metodou.

Úkazy Jupiterových msíc konjukce 20. ervence 2002 opozice 2. února 2003 9. 1 4 20 I OR 10. 1 2 44 III TE 11. 1 0 57 II TE 2 3 2 III SI 1 3 24 I ED 1 2 48 I SI 3 4 42 II ED 1 5 53 IV OD 1 4 2 I TI 5 3 12 II TE 2 1 49 I TI 1 5 4 I SE 8 3 15 I ED 2 3 2 I SE 1 6 18 I TE 9 2 53 I SE 2 4 6 I TE 1 23 55 I ED 9 3 41 I TE 5 4 19 II ED 2 0 47 III ED 12 3 6 II TI 7 1 20 II SE 2 3 29 I OR 12 4 17 II SE 7 3 35 II TE 2 4 21 III ER 13 4 0 III OR 8 2 24 III SE 2 5 54 III OD 15 5 8 I ED 8 3 25 III TI 3 0 47 I TE 16 2 30 I SI 8 5 17 I ED 4 0 45 IV OR 16 3 23 I TI 9 2 39 I SI 6 3 52 II ED 16 4 47 I SE 9 3 46 I TI 8 0 41 II TI 17 2 49 I OR 9 4 56 I SE 8 0 59 II SE 19 4 1 II SI 9 6 3 I TE 8 3 34 II TE 20 4 30 III ER 10 3 13 I OR 8 4 41 I SI 20 4 46 III OD 14 1 4 II SI 8 5 55 I TI 21 3 57 II OR 14 3 25 II TI 8 6 57 I SE 23 2 5 IV TE 14 3 55 II SE 9 1 48 I ED 23 4 24 I SI 15 2 52 III SI 9 4 45 III ED 23 5 21 I TI 16 1 26 II OR 9 5 23 I OR 24 4 48 I OR 16 4 33 I SI 10 0 24 I TI 25 2 8 I TE 16 5 43 I TI 10 1 25 I SE 27 4 57 III ED 17 1 39 I ED 10 2 40 I TE 28 1 45 II ED 17 5 9 I OR 10 23 52 I OR 18 1 13 IV OD 12 6 5 IV TI vysvtlivky: 18 1 17 I SE 12 23 48 III TI I - Io 18 2 28 I TE 13 3 24 III TE II - Europa 18 6 5 IV OR 13 6 26 II ED III - Ganymed 19 1 22 III OR 15 0 43 II SI IV - Kallisto 21 3 39 II SI 15 3 15 II TI 21 6 6 II TI 15 3 35 II SE E - zatmní (eclipse) 23 4 4 II OR 15 6 9 II TE O - zákryt (occultation) 23 6 26 I SI 15 6 34 I SI T - pechod (transit) 24 3 33 I ED 16 3 42 I ED S - stín (shadow) 25 0 54 I SI 17 1 2 I SI 25 2 7 I TI 17 1 5 II OR 25 3 10 I SE 17 2 16 I TI 25 4 24 I TE 17 3 18 I SE 26 0 18 IV SI 17 4 32 I TE 26 0 23 III ER 18 1 44 I OR 26 1 34 I OR 18 23 0 I TE 26 1 51 III OD 19 22 42 III SI 26 4 56 IV SE 20 1 46 IV ED 26 5 29 III OR 20 2 14 III SE 28 6 14 II SI 20 3 41 III TI zdroj: 30 1 19 II ED 20 6 33 IV ER Astronomická 30 6 41 II OR 20 7 17 III TE roenka 2002 31 5 26 I ED 22 3 18 II SI