Hronicul si cantecul sferelor

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Mai intervin insa si alte forte, precum cele datorate electrizarii, sau fortele van der Waals (care descriu diverse mecanisme de atractie intre corpuri, semnificative doar pentru obiecte de dimensiuni inferioare unui milimetru). Doua secole mai tarziu, un alt fizician, Heinrich Rudolf Hertz, studiind deformarea sferelor, a determinat legile ciocnirii intre doua sfere elastice sau intre o sfera si un plan (ciocnirea nu produce pierdere de energie daca viteza relativa in momen­tul impactului este inferioara vitezei sunetului in solid – aproximativ 5.000 m/s pentru otel si 6.400 m/s pentru aluminiu). Teoria lui Hertz permite estimarea timpului pana la impactul corpurilor.

Daca Luna si-ar schimba brusc orbita si s-ar ciocni de Pamant (considerat sfera solida elastica), impactul ar dura aproape o zi! Insa modelul Hertz nu se aplica si corpurilor celeste: ciocnirile intre meteoriti nu sunt in general elastice, mai ales din cauza vitezelor mari de impact. …si sfere noi Reprezentand atomii prin sfere dure in miscare, fizicienii si matematicienii au gasit modelul minimal pentru a testa fundamentele fizicii statice, pentru a elabora metode de calcul si pentru a intelege natura starilor gazoasa, lichida si a unor solide. Sferele dure in miscare rapida constituie o excelenta imagine pentru gaze. Interactiunile dintre atomi sunt ciocniri presupuse drept perfect elastice.

Pentru explicarea fenomenelor care au loc in gaze sau lichide, nu este necesara mecanica cuantica a secolului al XX-lea; descrierea atomului individual ca parti­cu­la sferica si clasica este suficienta. Rostogolirea bilelor este astazi omniprezenta: masini, calculatoare sau role – toate contin rulmenti care reduc frecarea pieselor in miscare. Pentru a ajunge la aceste performante, au fost construite bile bine calibrate. Bilele rulmentilor, de exemplu, sunt aproape perfecte: daca ar avea dimensiunile Pamantului, cele mai mari asperitati nu ar depasi 30 de metri. Cel care a proiectat principiul primului rulment, desi se pare ca nu l-a pus niciodata in practica, a fost Leonardo da Vinci.

O alta sfera cu utilizari recente se regaseste in carcasa mouse-ului de la calculator. Bila de cauciuc se roteste pe masura ce mouse-ul este deplasat pe suprafata mesei de lucru. Miscarile bilei sunt transformate in semnale electrice, care se transmit ordinatorului prin intermediul cablului sau al undelor electromagnetice. Nucleul, sferic? Este destul de dificil de imaginat nucleul unui atom, deoarece are dimensiuni cuprinse intre 10-12 si 10-13 cm! Daca ar fi cat o bila, de exemplu, nucleul ar cantari cateva zeci de milioane de tone si ar reprezenta centrul unui atom cu diametrul de un kilometru.

Nucleul este partea centrala a unui atom, fiind compus din protoni si neutroni (ambii denumiti generic nucleoni), si este incarcat cu sarcina pozitiva (sarcina protonilor, deoarece neutronul este, dupa cum sugereaza numele, neutru), insa norul de electroni ce inconjoara nucleul, incarcati negativ, imprima atomului un caracter neutru din punct de vedere electric. Ce surpriza ascunde nucleul si formele sale? Un principiu caracteristic acestei lumi cuantice este cel al lui Pauli: doi nucleoni identici, chiar daca se atrag, nu se pot afla in acelasi loc. Nucleonii sunt asadar inghesuiti intr-un spatiu restrans, fara ca nucleul sa poata fi insa distrus.

In acest mod, fiecare nucleu ia o forma. In continua miscare si prizonier in spatiul nucleului, fiece neutron sau proton descrie orbite bine definite. Anumite orbite sunt sferice, altele au forme mai complexe. In mod surprinzator, repartitia orbitala a catorva numere, denumite magice, de neutroni sau protoni (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) este uniforma. Plumbul 208 poseda 82 de protoni si 126 de neutroni, fiind de doua ori magic! Acesta este cel mai frumos exemplu de nucleu sferic. Din contra, daca numarul de protoni si/sau neutroni este destul de indepartat de numerele magice si daca anumite orbite deformate predomina, nucleul va prelua forme dintre cele mai felurite.