ΓΙΑΤΙ ΚΟΥΡΑΖΟΜΑΣΤΕ ΌΤΑΝ ΚΛΑΙΜΕ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΑΡΑ ΣΤΕΦΑΝΟΥ ΧΑΤΖΗΝΙΚΗΤΑ Γ3

Transcript

1 ΓΙΑΤΙ ΚΟΥΡΑΖΟΜΑΣΤΕ ΌΤΑΝ ΚΛΑΙΜΕ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΑΡΑ ΣΤΕΦΑΝΟΥ ΧΑΤΖΗΝΙΚΗΤΑ Γ3

2 Έχω παρατηρήσει ότι συχνά κουράζομαι πολύ μετά το κλάμα. Γιατί συμβαίνει αυτό; Σε αντίθεση με μια σειρά άλλων εκφράσεων συναισθημάτων, όπως είναι το γέλιο, η γκρίνια ή η εξωστρέφεια, στην εκδήλωση του κλάματος δεν εμπλέκονται μόνο οι μύες του προσώπου αλλά και πολλά άλλα μέρη του σώματος. Στο κλάμα η αναπνοή είναι ταχύτερη και με τραντάγματα, επομένως οι μύες του αναπνευστικού εργάζονται σκληρά. Αυτό έχει ως συνέπεια την αύξηση των καρδιακών ρυθμών, άρα και την αύξηση των σφυγμών. Το κλάμα είναι μια πολύ περίπλοκη δραστηριότητα που εκφράζεται με διάφορους τρόπους από άνθρωπο σε άνθρωπο. Γι αυτό και ποικίλλει ο αριθμός των μυών που χρησιμοποιούνται. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το κλάμα είναι πολύ απαιτητική φυσική δραστηριότητα. Το 1998, σε ένα πείραμα που έκαναν Αμερικανοί ερευνητές, μέτρησαν την κατανάλωση ενέργειας των παιδιών μικρής ηλικίας κατά τη διάρκεια διαφόρων μορφών δραστηριότητας. Το αποτέλεσμα έδειξε ότι το παιδί που κλαίει χρησιμοποιεί περίπου το 30% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας στο κλάμα καθεαυτό. Έτσι, το κλάμα απαιτεί σχεδόν διπλάσια ενέργεια από εκείνη που καταναλώνεται σεμια συνηθισμένη δραστηριότητα και τετραπλάσια ενέργεια από εκείνη που καταναλώνει ένας άνθρωπος ευχαριστημένος και ξαπλωμένος ακίνητος. Με άλλα λόγια, δεν είναι ιδιαίτερα παράξενο που τα παιδιά και οι ενήλικοι εξαντλούνται συχνά από το κλάμα.

3 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΛΑΜΑΤΟΣ

4 Γιατίταπουλιάπετούνσε σχηματισμό V;

5 Οι λόγοι είναι πολλοί. Ο σημαντικότερος όμως αφορά στην εξοικονόμηση ενέργειας. Ο τρόπος με τον οποίο ο αέρας περνά από τα φτερά των πουλιών δημιουργεί μια μικρή αεροδυναμική ανυψωτική δύναμη πίσω από το καθένα, διευκολύνοντας τις πτητικές επιδόσεις. Γι αυτό κάθε πουλί πετά ελαφρώς ψηλότερα από αυτό που προηγείται. Όσο δε πιο πίσω στο σμήνος πετά ένα πουλί, τόσο λιγότερη ενέργεια καταναλώνει. Ένα πουλί που θα απομακρυνθεί από το σχηματισμό θα υποστεί μεγαλύτερη αντίσταση από τον αέρα. Έτσι, τα πουλιά καταφεύγουν αυτόματα εκεί που είναι ευκολότερη η πτήση. Ακόμη και τα νεαρά πουλιά, που ποτέ δεν εκπαιδεύτηκαν να πετούν σε σχηματισμό V, ανακαλύπτουν αμέσως τα πλεονεκτήματα. Και ο ενδιάμεσος χώρος που βρίσκεται στα δυο σκέλη του V θεωρείται πλεονεκτική θέση, αλλά το σμήνος δεν ανέχεται τα πουλιά που θα προσπαθήσουν να παρεισφρήσουν εκεί. Οι μόνιμοι κρωγμοί και η συνεχής ανταλλαγή ηχητικών μηνυμάτων από τα πουλιά που βρίσκονται πίσω προς αυτά που προηγούνται θα πρέπει να ερμηνευθούν και ως ανάγκη εκδίωξης των λαθρεπιβατών. Ένας άλλος λόγος που τα πουλιά πετούν σε σχηματισμό V είναιοέλεγχοςτουενόςαπότοάλλο, καθώς η θέση κάθε πουλιού στο σχηματισμό αντιπροσωπεύει και την αντίστοιχηστηνιεραρχία της ομάδας. Έτσι, ο ισχυρότερος προηγείται. Τεχνικά είναι δύσκολο να μετρηθεί η κατανάλωση ενέργειας των πουλιών που πετούν, προκειμένου να συγκριθεί με άλλων πτητικών μεθόδων. Παρ όλα αυτά, το 2001 Γάλλοι επιστήμονες μέτρησαν τους καρδιακούς παλμούς πελεκάνων που είχαν εκπαιδευτεί να πετούν πίσω από ένα πλοίο ή ένα αεροπλάνο. Οι μετρήσεις κατέδειξαν πως τα πουλιά σε σχηματισμό V καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια. Όπως διαπιστώθηκε, χτυπούσαν αραιότερα τις φτερούγες τους, απολαμβάνοντας τον περισσότερο χρόνο την αιώρησή τους.

6 Κυλάει ο χρόνος το ίδιο γρήγορα στη Γη και στον Άρη; Πριν από τη δημοσίευση της Θεωρίας της Σχετικότητας, η απάντηση θα ήταν κατηγορηματική: ο χρόνος κυλάει εξίσου γρήγορα και στους δύο πλανήτες. Τα πράγματα, όμως, δεν είναι τόσο απλά, γιατί σύμφωνα με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας ο ρυθμός με τον οποίο «τρέχει» ένα ρολόι εξαρτάται από το βαρυτικό πεδίο μέσα στο οποίο βρίσκεται, όπως επίσης και από την απόστασή του από τη συσσώρευση ύλης η οποία προκαλεί το πεδίο. Έτσι, όσο ισχυρότερο είναι ένα πεδίο τόσο πιο αργό είναι το ρολόι. Επειδή η Γη έχει μεγαλύτερη μάζα από τον Άρη, τοβαρυτικότηςπεδίοείναιισχυρότεροκαι, σύμφωνα με υπολογισμούς, αναγκάζει το ρολόι στη Γη να χάνει 0,017 δευτερόλεπτα ανά γήινο έτος σε σχέση με τον Άρη. Και επειδή η Γη βρίσκεται πιο κοντά στον Ήλιο, το ρολόι χάνει επιπλέον 0,106 δευτερόλεπτα το χρόνο. Τέλος, σύμφωνα πάντα με την περίφημη θεωρία του Αϊνστάιν, το ρολόι χάνει 0,054 δευτερόλεπτα το χρόνο επειδή ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από τονήλιοταχύτερααπ ό,τι ο Άρης. Επομένως, ένα ρολόι στη Γη χάνει 0,177 δευτερόλεπτα κάθε γήινο έτος σε σχέση με ένα ρολόι στον Άρη. Αν, δηλαδή, φανταστούμε έναν αστροναύτη που επιστρέφει στη Γη από τον Άρη μετά από πενήντα χρόνια, αυτός θα είναι κατά εννέα δευτερόλεπτα μεγαλύτερος σε ηλικία από τους υπόλοιπους ανθρώπους.

7 Πώς υπολογίζουμε τη μάζα του Ήλιου;

8 Οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα του Ήλιου παρατηρώντας απλώς την τροχιά της Γης, και συγκεκριμένα την απόστασή της από τον Ήλιο και την ταχύτητα περιφοράς της γύρω από αυτόν. Επειδή η τροχιά της Γης είναι ελλειπτική, χρησιμοποιούμε τη μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο, γνωστή ως Αστρονομική Μονάδα, που ισούται με περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Με βάση αυτή, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέση απόσταση που διανύει η Γη σε ένα χρόνο, όταν και συμπληρώνει μια περιφορά γύρω από τον Ήλιο. Αυτή η απόσταση είναι περίπου 940 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Γνωρίζοντας και την ακριβή διάρκεια του γήινου έτους, μπορούμε τώρα να υπολογίσουμε την ταχύτητα με την οποία η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο και η οποία είναι 30 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο περίπου χιλιόμετρα την ώρα. Αυτή η ταχύτητα καθορίζεται ακριβώς από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου. Τώρα πρέπει να κάνουμε υπολογισμούς προς τα πίσω. Με βάση την ταχύτητα της Γης και την απόστασή της από τον Ήλιο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη της βαρυτικής έλξης που ασκεί ο Ήλιος στη Γη. Κατόπιν, με τη βοήθεια του νόμου του Νεύτωνα, μπορούμε να βρούμε απευθείας τη μάζα του Ήλιου, που είναι περίπου 2 x 1030 κιλά. Με παρόμοιο τρόπο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα της Γης μελετώντας την κίνηση της Σελήνης γύρω από τη Γη και επίσης τη μάζα των υπόλοιπων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος και συγκεκριμένα όσων εξ αυτών έχουν δορυφόρους ευτυχώς έχουν οι περισσότεροι. Απομένουν η Αφροδίτη και ο Ερμής, που δεν έχουν δορυφόρους. Ο προσδιορισμός της μάζας τους ήταν μια δύσκολη υπόθεση. Έπρεπε να μπούμε στη διαστημική εποχή, όταν διαστημοσυσκευές πέρασαν από μπροστά τους, για να βρούμε τις ακριβείς τιμές της μάζας των δύο αυτών πλανητών. Μέχρι τότε, οι αστρονόμοι επινοούσαν διάφορες εξαιρετικά πολύπλοκες μεθόδους και μετρούσαν την πολύ ασθενή επίδραση που έχει η Αφροδίτη και ο Ερμής στους κοντινούς τουςπλανήτες τη Γη, για παράδειγμα. Share