Munja, grom i Faradejev kavez — zašto je u autu bezbedno za vreme oluje?

🎬 Video

📖 Pojmovi

Prvo bljesak, pa prasak

U autu deca broje: bljesak — jedan, dva, tri, četiri, pet — tresak. Svetlost munje stigne do nas gotovo u istom trenu, a zvuk putuje oko 340 m/s. Zato je udaljenost mesta udara $s = v \cdot t$, gde je $t$ vreme čekanja u sekundama. Za brzu procenu: oko tri sekunde po kilometru. Ali pažnja — grom može da udari i kilometrima daleko od oblaka. Čim čuješ grmljavinu, dovoljno si blizu da budeš u opasnosti i treba odmah da se skloniš.

Odakle prasak

Svako električno pražnjenje u oluji — i ono između oblaka i ono do tla — za delić sekunde zagreje vazduh na hiljade stepeni. Užareni vazduh se naglo raširi i potisne okolni vazduh, pa nastane zvučni talas: to čujemo kao grmljavinu. Daleku grmljavinu čujemo kao dugo tutnjanje, jer zvuk stiže sa raznih delova dugačke munje.

Naelektrisani oblak

U visokom olujnom oblaku jaki vetrovi nose kapljice i zrnca leda gore i dole, i ona se pri tome naelektrišu. Posle nekog vremena dno oblaka postane negativno, a vrh pozitivan — kako se to tačno dešava, naučnici još proučavaju. Između delova oblaka nastaje ogroman napon i veoma jako električno polje.

Munja i grom

Vazduh je inače izolator, ali kad je električno polje dovoljno jako, počne da provodi i kroz njega sevne pražnjenje — munja. Pražnjenje ne ide pravo nego cik-cak, tamo gde vazduh najlakše propušta naelektrisanje. Negativno dno oblaka indukcijom odgurne elektrone sa površine tla ispod sebe, pa tlo tu postaje pozitivno. Ako se napon između oblaka i zemlje dovoljno nagomila, iskra preskoči i do tla — to je grom. Varnica kad se „pecneš“ o kvaku je ista pojava, samo sićušna.

Zašto je u autu bezbedno

Auto sa metalnom karoserijom i krovom je zatvorena metalna ljuska. Iz časa o polju znamo da unutar metala, pa i u prostoru koji metal okružuje sa svih strana, polja nema — naelektrisanja ostaju na spoljašnjoj površini. Ako grom udari u takav auto, naelektrisanje prođe po spoljašnjem metalu i preskoči na tlo, a putnici ostanu zaštićeni. Gume tu ne pomažu. Zato treba sedeti unutra sa zatvorenim prozorima i ne dodirivati metalne delove — baš kao što je tata rekao. Kabriolet ili auto od plastike ne štite ovako. Na isti način štiti i trup aviona.

Faradejev kavez

Zaštitni prostor ne mora da bude okružen punim limom — dovoljna je i metalna mreža. Takva zaštita zove se Faradejev kavez, po engleskom naučniku Majklu Faradeju. Mrežica na vratima mikrotalasne rerne je mali Faradejev kavez, ali obrnut: ne pušta talase iz rerne napolje. Laboratorije za osetljiva merenja ponekad su čitave obložene mrežom, koja je spojena sa zemljom.

Bezbedno ponašanje u oluji

Grom najčešće pogodi ono što najviše štrči. Zato pod usamljenim drvetom, na vrhu brda, na otvorenoj livadi i u vodi nije bezbedno, a kišobran ili štap iznad glave samo povećavaju rizik. Najbolje je ući u zidanu zgradu ili zatvoren auto. Ako si na otvorenom bez zaklona, čučni u udubljenje, sastavi stopala i spusti glavu ka kolenima; ako vas je više, raziđite se na nekoliko metara. Kod kuće, čim čuješ grmljavinu, izvuci iz utičnica utikače osetljivih uređaja, jer udar groma u blizini može da pošalje kroz mrežu nagli talas napona.

Gromobran

Na krovu visoke zgrade često viri šiljata metalna šipka, spojena debelom žicom niz zid sa metalnom pločom zakopanom duboko u zemlju. To je gromobran. Pošto je najviša tačka, grom udari u njega, a naelektrisanje kroz žicu ode u zemlju, ne dirajući zidove i ljude unutra.

Mala naelektrisanja, velika šteta

Pucketanje džempera nas samo iznenadi, ali isto takvo naelektrisanje može da „ubije“ čip u računaru. Zato serviser na zglobu nosi narukvicu sa žicom do uzemljenja i radi na posebnoj provodnoj podlozi koja je takođe uzemljena — sve naelektrisanje sa njega odmah otiče u zemlju. Iz istog razloga i metalna kućišta mnogih kućnih aparata imaju žicu za uzemljenje u utikaču. Varnica može da zapali i požar — zato nikad ne otvaraj aparat i ne diraj oštećene kablove; to je posao za majstora.

🧮 Formule

❓ Pitanja

✏️ Rešeni zadaci

📝 Test

Kod računskih zadataka reši u svesci i upiši rezultat (decimalni broj sa zarezom, npr. 2,5), a kod ostalih izaberi tačan odgovor.