Černá díra je neviditelná entita ve vesmíru s gravitačním tahem tak silným, že světlo nemůže uniknout. Černé díry jsou dříve „obyčejné“ hvězdy, které vyhořely nebo byly stlačeny. Tah je silný díky malému prostoru, do kterého zabírala veškerá hmota hvězdy. mohou se lišit velikostí od jednoho atomu do velikosti více než 4 milionů vlastních sluncí Země.
Vědecký projekt o černé díře je skvělým způsobem, jak se studenti mohou seznámit s hypnotizujícím a velmi oslavovaným (pokud špatně pochopeným) fyzickým fenoménem. Jako takový je to také skvělý způsob, jak se děti naučit vysvětlovat věci svým vrstevníkům; koneckonců, učení dělá.
Gravitační tah: Příprava
Gravitace černé díry závisí na hmotnosti a vzdálenosti od objektu. Černé díry mají silná gravitační pole; objekty však musí být v dosahu stovek mil, aby byly ovlivněny. Magnetický mramor představuje kus vesmírné hmoty, který obíhá kolem černé díry, pokud se dostane příliš blízko.
- Kupte si dva pěnové desky nebo černé vývěsní štíty (11 palců x 17 palců je dobrá velikost), jeden silný válcový magnet, magnetický mramor a podnos nebo ručník.
- Vyřízněte čtyři až šest otvorů na desce stejné velikosti jako válcový magnet.
- Vložte magnet do jednoho z otvorů a přes otvor umístěte kousek pásky, který jej zajistí.
- Pěnovou desku zakryjte druhým kusem desky tak, aby povrch vypadal jednotně.
- Umístěte podnos nebo ručník pod desku, aby obsahoval mramor.
Gravitační tah: experiment
Rolovat mramor přes pěnovou desku. Když se přiblíží ke skrytému magnetu nebo černé díře, změní se jeho cesta. Magnet představuje gravitační tah, ale gravitační síla je mnohem slabší než magnetická síla a je rozeznatelná pouze u planetových nebo větších objektů. Podle toho, jak blízko se mramor přiblíží ke skrytému magnetu, si všimnete různých výsledků.
Experiment s černou dírou: Příprava
Hvězdy neustále bojují s účinky fúze, tlaku a gravitace. Velké množství hmoty umožňuje hvězdě zhroutit tělo do bodu. Gravitace nakonec hvězdu přemůže a konečný stav kolapsu hvězdy je určen původní hmotností hvězdy.
Tento fyzikální projekt na černých dírách zkoumá konečný stav hvězdy. Shromážděte několik balónků, tři, 12palcové až 14palcové listy hliníkové fólie na balón, ostrý předmět a špunty do uší nebo chrániče sluchu.
Experiment Black Hole: Principles
- Vyfoukněte balónky a konce spojte. Balónky zakryjte alespoň dvěma vrstvami hliníkové fólie. Tyto balónky představují hvězdy.
- Rukama zatlačte na povrch krytých balónků. Hvězdy se nesbalí, protože vnější síla generovaná fúzí uvnitř hvězdy vyvažuje gravitaci dovnitř.
- Když skutečné hvězdě dojde palivo z jádra, může se zhroutit. Nasaďte si ochranu sluchu a vyklopte balónky, abyste odstranili tlak vzduchu uvnitř. Zajistěte, aby si fólie zachovala svůj tvar. Ve středu jádra došel palivo a fúze již nevytváří dostatek tepla a tlaku, aby se zabránilo zhroucení.
- Sbalte balónovou hvězdu rukama. „Gravitační tah“ představovaný vašimi rukama sbalí hvězdu a vytvoří černou díru.
Detekce černých děr
Jak vědci vůbec vědí, že tam jsou zadní díry, protože jsou neviditelné? Jistě, jsou velké a vykazují silná gravitační pole, ale jsou daleko.
Vědci jsou schopni detekovat účinky silné gravitace černé díry na sousední hvězdy a plyny. Pokud hvězda obíhá kolem konkrétního místa, mohou vědci zkoumat kinetické vlastnosti této hvězdy a zjistit, zda by černá díra mohla být ve středu oběžné dráhy.
Když černá díra a hvězda obíhají těsně vedle sebe, produkuje se vysokoenergetické světlo. Vědecké přístroje mohou vidět toto vysokoenergetické světlo.