מדעים מדויקים

שלום רב,

אחוז המים הכבדים במים בטבע זהה בכל מקום.

בברכה, 

פרופ' גד שני
הנדסה ביורפואית
אוניברסיטת בן גוריון

שלום רב,

בברכה,

פרופ' שמואל אליצור
מכון רקח לפיסיקה
האוניברסיטה העברית

שלום רב,

אין שום השפעה של מיקרו כבידה על מולקולות בכלל ועל מולקולות חלבונים בפרט. הכוח שמחזיק את המולקולה יציבה הוא הכוח החשמלי והוא, לגבי גופים קטנים כמו מולקולה, הרבה יותר חזק מכוח הכבידה הפועל על מולקולה, ולכן, הבאת המולקולה לתנאים של חוסר כבידה לא משנה כלום. גם הכוח הקושר את המולקולות לרקמת הגוף הוא כוח חשמלי, ולכן גם המבנה של הרקמה לא משתנה. על מנת להשתכנע בכך, נסתכל על קוביה קטנה שאורך צלעה הוא 1 מילימטר והיא מלאה בנוזל. הכוח שבין המולקולות בתוך הקוביה צריך להיות יותר חזק מהכוח שמפעיל הלחץ האטמוספרי, אחרת היא תימחץ על ידי הלחץ האטמוספרי. הכוח שמפעיל הלחץ האטמוספרי (אטמוספרה שהיא 1 קילוגרם על סנטימטר מרובע)  על צלע הקוביה ששטחה מילימטר מרובע יוצא שווה ל 10 גרם. מצד שני, אם נניח שצפיפות הנוזל בקוביה זהה לצפיפות המים, כלומר גרם לסנטימטר מעוקב, אזי משקל הקוביה יוצא שווה ל 1 מיליגרם, כלומר פי 10000 יותר קטן מהכוח שמופעל על ידי הלחץ האטמופרי על כל צלע של הקוביה. לכן, אין שום השפעה של המשקל (או העדרו)   

על הקוביה. כמובן שככל שממדי הקוביה יגדלו, כן תגדל החשיבות של המשקל, כי המשקל גדל בחזקה שלישית של צלע הקוביה בעוד שכוח הלחץ פרופורציוני לריבוע הצלע. אסטרונאוטים ששוהים זמן רב בחלל מאמצים פחות את שרירי השלד, וכתוצאה מכך, כאשר הם חוזרים לכדור הארץ הם סובלים מבעיות אורתופדיות.

בברכה,

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

כן. אטומי ההליום קטנים מאד, עוברים בקלות יחסית את מעטפת הבלון ומשתחררים לאטמוספרה

פרופ' אלי איזנברג

ביה"ס לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

שלום נגה,

למיטב זכרוני התכונה הזו (המצאות פוטורצפטורים בבלוטת האיצטרובל) קיימת בבעלי חוליות שאינם יונקים. ביונקים התכונה הזו הוכחדה.

אני מכתב את המומחה בנושא - פרופ' יואב גוטהילף לדייק את תשובתי אם צריך,

בברכה ושמח תמיד לעזור,

יניב אסף

אכן, היכולת של בלוטת האצטרובל לקלוט אור קיימת אר בחוליתניים שאינם יונקים

בברכה, פרופ' גוטהילף

פרופ' יניב אסף
נוירוביולוגיה
אוניברסיטת תל אביב

שלום הללי,  להלן תשובתי.

אני מניח שהכוונה היא להכנת קצפת בתנאים של חוסר משקל בתוך החללית. ניתן להכין קצפת אבל לא בדרך הרגילה שבה הנוזל המוקצף נמצא במיכל פתוח, כי אז חלקי הנוזל יתחילו לרחף בחלל ויצאו מהמיכל.

צריך לכן להשתמש במיכל אטום, עם פתח שאליו מחוברת משאבת ואקום, ובמקביל שפופרת עם הנוזל. באמצעות ברז, ניתן לחבר את פתח המיכל הריק או למשאבה או למיכל המלא בנוזל. בשלב הראשון שואבים חלק מהאויר במיכל הריק, ואז מעבירים את הברז למצב שבו המיכל הריק יהיה מחובר לשפופרת עם הנוזל. כתוצאה, בגלל הואקום במיכל הריק, יעבור חלק מהנוזל לתוכו, ואפשר גם, על ידי לחיצה על השפופרת לגרום לכך שכל הנוזל יעבור למיכל האטום. כדאי להקפיד שבשלב זה הלחץ במיכל יחזור להיות לחץ אטמוספרי. זה תלוי בכמות האויר ששאבנו בהתחלה. בשלב הזה מנתקים את המיכל האטום ואוטמים את הפתח בפקק. בתוך המיכל יש לנו עכשיו את הנוזל עם שארית האויר, ורק נותר לנענע את המיכל בתנועות חדות ומהירות, על מנת לערבב את הנוזל עם האויר. לצורך הערבוב אפשר גם להשתמש במיכל שבתוכו יש מערבל, כאשר ציר המערבל עובר דרך מכסה המיכל ומחובר למנוע חשמלי. כאשר פותחים לבסוף את המיכל הקצפת נשארת דבוקה לדפנותיו ואפשר ללקק אותה עם כפית. 

אפשר לבצע את הכול גם בחלל מחוץ לחללית, אבל צריך לדאוג לחימום המערכת כדי שהנוזל (והאויר!) לא יקפאו, כי בחלל הטמפרטורה מאד נמוכה. 

                               בתיאבון, גדעון בלע.

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

  להלן תשובתי.

אני מניח שהכוונה היא להכנת קצפת בתנאים של חוסר משקל בתוך החללית. ניתן להכין קצפת אבל לא בדרך הרגילה שבה הנוזל המוקצף נמצא במיכל פתוח, כי אז חלקי הנוזל יתחילו לרחף בחלל ויצאו מהמיכל.

צריך לכן להשתמש במיכל אטום, עם פתח שאליו מחוברת משאבת ואקום, ובמקביל שפופרת עם הנוזל. באמצעות ברז, ניתן לחבר את פתח המיכל הריק או למשאבה או למיכל המלא בנוזל. בשלב הראשון שואבים חלק מהאויר במיכל הריק, ואז מעבירים את הברז למצב שבו המיכל הריק יהיה מחובר לשפופרת עם הנוזל. כתוצאה, בגלל הואקום במיכל הריק, יעבור חלק מהנוזל לתוכו, ואפשר גם, על ידי לחיצה על השפופרת לגרום לכך שכל הנוזל יעבור למיכל האטום. כדאי להקפיד שבשלב זה הלחץ במיכל יחזור להיות לחץ אטמוספרי. זה תלוי בכמות האויר ששאבנו בהתחלה. בשלב הזה מנתקים את המיכל האטום ואוטמים את הפתח בפקק. בתוך המיכל יש לנו עכשיו את הנוזל עם שארית האויר, ורק נותר לנענע את המיכל בתנועות חדות ומהירות, על מנת לערבב את הנוזל עם האויר. לצורך הערבוב אפשר גם להשתמש במיכל שבתוכו יש מערבל, כאשר ציר המערבל עובר דרך מכסה המיכל ומחובר למנוע חשמלי. כאשר פותחים לבסוף את המיכל הקצפת נשארת דבוקה לדפנותיו ואפשר ללקק אותה עם כפית. 

אפשר לבצע את הכול גם בחלל מחוץ לחללית, אבל צריך לדאוג לחימום המערכת כדי שהנוזל (והאויר!) לא יקפאו, כי בחלל הטמפרטורה מאד נמוכה. 

                               בתיאבון, גדעון בלע.

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

There are several reasons why the Moon appears to have different colors.  The most common reason is its position in the sky.  Ordinary light is made up of a collection of waves of different lengths.  Each length corresponds to a different color.  Red light has a wavelength of 680 nanometers (there are 1,000,000 nanometers in a millimeter).  Violet light has a wavelength of 410 nanometers, and the other colors have wavelengths between 410 and 680 nanometers.  The Moon reflects the light from the Sun and all the colors are mixed together.  When this happens the light (and the Moon) appears white.  But the different wavelengths don't pass through our atmosphere equally.  It is harder for the blue and violet light to pass through.  When the Moon is high in the sky, the light doesn't need to pass through so much atmosphere and most of the light gets through and the Moon appears white.  But when the Moon is near the horizon, the light has to pass through a thicker layer of atmosphere, and some of the blue and violet light is lost.  As a result the Moon appears more red.  The same thing is true for the Sun.  When it is high in the sky it appears yellow-white, but near sunrise or sunset it appears redder.  

שלום כרם,

השמש מפיצה לחלל קרינה שחלקה בא בצורת אור נראה וחלקה בסוגי קרינה אלקטרומגנטית אחרת (רדיו, תת-אדום,  על-סגןל, קרינת X). רק חלק מסל כל הקרינה מגיע לפני הקרקע. חלק מוחזר לחלל וחלק נבלע בשכבות השונות של האטמוספירה. מה שמחמם את הסביבה האנושית זה לרוב הקרינה המגיעה בצורת אור נראה. קרינה שמגיעה לקרקע נבלעת בקרקע או במי האוקיינוס וגורמת לעלייה בחום. בדרך מהשמש לארץ הקרינה כמעט ולא עוברת שינוי. הריקנות של החלל מבטיחה שזו אותה קרינה שיצאה מהשמש.

עידו שלום רב,

טמפרטורה היא אומדן של האנרגיה הקינטית של החלקיקים.

כאשר מחממים גז האנרגיה יכולה ללכת לתנועה של החלקיקים ואז הטמפרטורה עולה, אך היא יכולה גם ללכת לדרגות חופש פנימיות.

פלזמה היא גז מיונן. כאשר מייננים גז, למעשה מוציאים אלקטרונים מתוך האטומים. כאשר האנרגיה הולכת לצורך זה אז הגז לא מתחמם.

מצד שני משתחררים אלקטרונים. אם לאלקטרונים אנרגיה קינטית נמוכה מזו של האטומים הטמפרטורה יכולה אף לרדת.

שלום רב

"אימת הריק" או בשמה הלטיני    

Horror vacui
כלומר הפחד מהריקנות
או
הטבע אינו מקבל מקומות ריקים ושואף למלאם

במקרו  הרעיון נמצא בכתביו של אריסטו והיה מקובל לאורך כל ימי הבינים בצורה זו או אחרת.
אפשר למצוא הרבה פרטים בגוגל גם על החלק הפיסיקלי וגם על ההשפעות באומנות. 

באופן מיוחד לגבי כימאים או פיזיקאים  אימת הריק נתנה הסבר כיצד עולה הנוזל בצנור כאשר אנחנו שואפים את האויר מעליו (למשל כאשר אנו שותים מיץ בקשית)
הנסיונות של טוריצלי (תלמידו של גלילאי) הוכיחו כי הדבר אינו כך והפריך לכן את הרעיון סופית

(הערה: פה ושם במעבדות באוניברסיטה אני מקבל הסברים מסוג אימת הריק כאשר אני שואל כיצד עולה הנוזל בפיפטה. קשה לשכוח את אריסטו)

בברכה

פרופ' קדמה בר-אלי
מדעים מדוייקים ביה
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

להלן תשובתי:

השואל ענה בעצמו על קושייתו וזאת הוא עשה במשפט האחרון של פנייתו. היות ומהירות של גוף הינה פרמטר שתלוי במערכת הקואורדינטות שבה מתבצעת המדידה, ממילא האנרגיה הקינטית, שהיא פרופורציונלית לריבוע המהירות, אף היא כן. 

האנרגיה הקינטית של המזוודה המונחת על מדף ברכבת שיצאה זה עתה מתחנת האוניברסיטה לבנימינה, יחסית לבעלת המזוודה שיושבת מתחתה, היא כמובן אפס. 

לעומת זאת יחסית לחבר שלה שנשאר על הרציף בתחנה, האנרגיה הקינטית של אותה מזוודה יכולה להיות גדולה למדי (בהשוואה, למשל, לאנרגית הכובד הפוטנציאלית של המזוודה יחסית לרצפת הקרון). כך לגבי האנרגיה הקינטית של גוף יחיד וכך לגבי האנרגיה הקינטית של מערכת של גופים רבים שהיא סכום האנרגיות הקינטיות של כל הגופים. אלה תמיד מוגדרות היטב אך ורק יחסית למערכת קואורדינטות כלשהי.

כל טוב

פרופ' אליה ליבוביץ
אסטרופיסיקה
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

כל הדוגמאות שאתה מביא ניתנות להסבר גם בתהליכים הדרגתיים, ללא צורך בקפיצה גדולה. חלק מן התכונות הן עתיקות מאוד וקודמות ללטאות - למשל קיומם של אנזימי עיכול היכולים לפרק בשר. אנזימים כאלו מופיעים בהדרגה עם האבולוציה של מערכת העיכול בחוליתנים (ואפילו באבות החוליתנים) ולכן ברור שהם מופיעים כבר במקום הנכון. עמידות מערכת העיכול לאנזימי עיכול מופיעה יחד עם הופעת האנזים עצמו. ברגע שיופיע חומר המזיק לאורגניזם הוא לא ישמר באבולוציה. הופעת ״חצאי כנפיים אינה פוגעת בהכרח ביכולת הריצה, ואם היא פוגעת, הנזק מכך הוא קטן מן התועלת שמביאים המבנים הללו.

שתי אמירות כלליות: 1) אבולוציה מתקדמת לרוב בצעדים קטנים. יש דוגמאות לשינויים דרמטיים או ״קפיצות דרך״ אך אלו הם היוצאים מן הכלל. 2) תהליכים אבולוציונים תמיד כוללים מידה מסוימת של שיווי משקל בין צרכים שונים (trade off). סיכום היתרונות והחסרונות של תכונה מסוימת יהיה תמיד חיובי, אך בהחלט יתכן שיהיו חסרונות.

ד"ר אריאל צ'יפמן
אקולוגיה, אבולוציה והתנהגות
האוניברסיטה העברית

אינני מומחה בהיסטוריה של הפיסיקה, אבל מצאתי בויקיפדיה האנגלית את הערך: “History of centrifugal and centripetal forces”.

לפי הכתוב שם, הראשון שטבע את המושג ״כוח צנטריפוגלי״ הוא המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס שידוע לנו גם מעקרון הויגנס באופטיקה.

הויגנס חי בין השנים 1629-1695, ובשנת 1659 כתב לראשונה על הכוח הצנטריפוגלי ונתן את הנוסחה שלו. את המושג המקביל: ״כוח צנטריפטלי״

טבע ניוטון 25 שנה אחרי כן.
עוד הרבה חומר על הנושא אפשר למצוא באתר הויקיפדיה באנגלית שמצוטט לעיל.

ד"ר גדעון בלע
בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה
אוניברסיטת תל אביב

שלום רב,

לכדור מהירות בכיוון נסיעת המכונית, אותה מהירות שיש לו גם אם לא לא זורקים אותו.
בדיוק מאותה סיבה שכאשר קופצים ממשיכים לנוע עם תנועת כדור הארץ.

פרופ' אהוד בכר
הפקולטה לפיזיקה
הטכניון

שלום רב,

אינטואיטיבית נראה לי שלא.

פרופ' קדמה בר-אלי
מדעים מדוייקים ביה
אוניברסיטת תל אביב

שלום,

שלום,

פרופ' אהוד בכר
הפקולטה לפיזיקה
הטכניון

שלום ליאם, 

ראשית, אני מניח שכשאתה מדבר על אינטגרל של פונקציה, אתה מתכוון לפונקציה קדומה שלה – כלומר פונקציה שנגזרתה שווה לפונקציה הנתונה. במובן זה קיים "אינטגרל" לכל פונקציה רציפה בקטע. אבל "פונקציה" הוא מושג הרבה יותר רחב מאשר אותו מבחר של פונקציות המוכרות והשימושיות בעלות שאנו מרבים להשתמש בהן ונעזרים לשם כך בסימונים מיוחדים – כמו הפולינומים, הפונקציות הרציונליות, הפונקציות האלגבריות והפונקציות הטריגונומטריות וצירופיהן. כמו שלמדתם, בוודאי, גם הנגזרות של הפונקציות מהמשפחות הנ"ל נשארות באותה משפחה, אבל באינטגרציה אנחנו יכולים להגיע לפונקציות שאינן כאלו. במקרים מסוימים אלו פונקציות מעניינות במיוחד ושימושיות בפני עצמן,  כמו הפונקציות הלוגריתמיות או הפונקציות הטריגונומטריות ההפוכות, שזכו לשם וסימון משלהן. אבל אם אין הכרח בכך, הן נשארות "אנונימיות". זה גורלו, בדרך כלל, של האינטגרל ששאלת עליו.   

בברכה, 

פרופ' דן עמיר
מדעים מדוייקים
אוניברסיטת תל אביב

חסן בוקר טוב,

מצ"ב מאמר המדבר על השפעת אורך גלי המיקרו על שמרים. אתה מוזמן לחפש עוד על הנושא המעניין הזה בgoole scholar.

בהצלחה!!

בשער ברשת
פרוייקט שאלות למומחים
בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל

שלום רב,

זו שאלה טובה (ומאוד מוכרת — יש עליה מאמרים משנות החמישים של המאה הקודמת). אם אנחנו נמצאים יחד עם מטען חשמלי במעלית שנופלת נפילה חופשית, אז לא תהיה כלל קרינה מבחינתנו. 

לעומת זאת, עבור מישהו שנמצא במעבדה נייחת בכדה״א ומסתכל על המעלית נופלת, בוודאי שהוא יקלוט קרינה. לכן אין סתירה עם חוק השקילות.

פרופ' זוהר קומרגודסקי

מכון ויצמן למדע

שלום 

מעלית שנופלת בנפילה חופשית היא אכן מתנהגת כמערכת לא מאיצה. ואם נשים בתוכה מטען, הוא לא יקרין מנקודת המבט של מישהו במעלית. הוא כן מקרין מנקודת המבט של מישהו שנמצא נייח על כדה״א. צופה שנמצא נייח על כדה״א הוא צופה מאיץ במובן שחוקי הפיסיקה בו כוללים כבידה. 

כאשר המטען מונח על השולחן הוא אכן נמצא בתאוצה אבל גם הצופה במעבדה נמצא בתאוצה ולכן אין קרינה.

לגבי שאלת ההמשך: מטען שנמצא בתאוצה ומקרין (ללא כבידה) אכן יאבד בהדרגה ממהירותו. כאשר יש כבידה הוא יכול לאבד אנרגיה גם בגלל שהוא מאט וגם בגלל שהוא נופל עמוק יותר בשדה הכבידה. בסיטואציות שונות אחד או שני הדברים יכולים לקרות על מנת לפצות על איבוד האנרגיה דרך קרינה.

פרופ' זוהר קומרגודסקי

מכון ויצמן למדע