Il 19/04/2012 07:12, Giorgio Bibbiani ha scritto:
> Tommaso Russo, Trieste ha scritto:
>> ... e' proprio un teorema, che si dimostra dalle
eq.ni di Maxwell
>> e dalla forza di Lorentz ...
> ... mi sembra che
> con questo ragionamento, che peraltro appare corretto, non
> si faccia altro che spostare il problema, dall'_ipotizzare_, come scrivevo,
> che il vettore di Poynting P abbia il significato fisico di densita' di q.d.m.
> all'_ipotizzare_ che il tensore degli sforzi di Maxwell rappresenti il tensore
> degli sforzi non solo nel caso statico (eq. 3.31) ma anche nel caso dinamico,
> questa e' l'ipotesi utilizzata implicitamente per dimostrare che P
> rappresenta la densita' di q.d.m. (eq. 3.34).
Non mi pare. Non trovo che serva prioritariamente dare
un'interpretazione fisica a un termine che trovi in un'equazione quando
puoi ipotizzare (anche in un esperimento mentale) condizioni in cui quel
termine sicuramente si annulla, e quindi ragionare sui rimanenti. *Poi*,
interpretati fisicamente tutti i termini rimanenti, e' possibile tornare
indietro, mettersi in condizioni in cui il termine non si annulla, e
interpretare *lui*.
Bressani e Botta trattano prima il caso statico, ma forse e' meglio fare
il contrario.
Nel caso specifico, il tensore che ci si ritrova nella 3.27 e'
semplicemente un termine di disturbo, che nella prima fase bisogna
eliminare. Fortunatamente e' un tensore: e questo non deriva dalla sua
interpretazione fisica, ma solo dalla sua definizione matematica. Quindi
puoi toglierlo dal campo di gioco e spedirlo a bordo campo con il
teorema della divergenza.
Il bello e' che il bordo campo lo puoi mandare lontano quanto vuoi,
anche all'infinito, se supponi che le cariche e i campi considerati
siano tutto cio' che esiste nell'Universo, e le componenti del tensore
tendono a zero piu' rapidamente della superficie della sfera; questo ti
assicura che quel termine si annulla. (Nel caso pratico, bastera'
considerare il sistema nello spazio interstellare, la sfera a una
distanza tale che l'intero termine diventi trascurabile, e che eventuali
corpi elettricamente non neutri esterni siano a distanze ancora
superiori: abbastanza grandi perche', in assenza del sistema, E e B
siano trascurabili).
Quello che ti resta e' una legge di conservazione, la 3.34 con phi=0:
d/dt (Q+G) = 0.
a questo punto tu sai per certo che ogni diminuizione di Q corrisponde a
un aumento di G, e che questo travaso e' reversibile: quindi sei
perfettamente giustificato a chiamare Q+G "qdm totale" che in assenza di
agenti esterni si conserva, e G "qdm totale del campo EM".
[ Quello che ancora manca e' l'interpretazione di g = S/c^2 come
"densita' di qdm del campo". Ovviamente e' consistente con
l'interpretazione di G come "qdm totale del campo EM", ma Bressani e
Botta non la dimostrano.
Credo che per dimostrarla *in questa fase* sia sufficiente dimostrare
che anche il momento totale della qdm delle masse e del campo rispetto a
un polo e', nelle stesse condizioni, un invariante; visto che nella
formulazione deve entrare un integrale di r vector S/c^2 dV, con r che
va dal polo scelto a dV. Ma credo anche che trovare, e forse anche
capire, *questa* dimostrazione sia ancora piu' difficile... ]
Una volta definito il significato fisico di G (non necessariamente di
g), si puo' tornare alla 3.34, o meglio, alla 3.27 (e sue analoghe in y
e z), e determinare il significato fisico del tensore. Credo che sia
questo che fa il Jackson, a quanto dici:
> ... Jackson ipotizza il significato di P e ricava il
> significato del tensore degli sforzi di Maxwell
E *a questo* punto, applicando la 3.27 ed analoghe a *un singolo*
volume infinitesimo dV, si dimostra anche che g = S/c^2.
E' un'acrobazia logica, ma ne ho viste di ben piu' spericolate...
...
> da qualche parte un'ipotesi fisica deve entrare nel ragionamento ;-), non
> si puo' dedurre _soltanto_ sotto forma di teorema matematico un risultato
> come il significato fisico di P.
Certo, e l'ipotesi fisica e' la legge (generalizzata) della forza di
Lorentz: con le sole equazioni di Maxwell alla 3.27 non ci arrivi (non
parti neanche, visto che la 3.19 *e'* la forza di Lorentz... :-)
Il 19/04/2012 14:18, Giorgio Bibbiani ha scritto:
> ... analogamente la
> dimostrazione di come il vettore di Poynting rappresenti la
> densita' di flusso dell'energia del campo e.m. non e' un teorema
> puramente matematico ma deve sfruttare l'ipotesi fisica che la
> densita' di energia del campo e.m. abbia la forma (3.15)
Questo si': ma anche quest'interpretazione fisica (non la chiamerei
ipotesi) la ricavi dalla legge della forza di Lorentz (che lei, si', e'
uno degli asssiomi dell'ED). Con essa puoi calcolare il lavoro che devi
fare per creare un campo elettrico o magnetico, ed inventarti meccanismi
con cui fartelo restituire integralmente annullando i campi creati, e
*tanto basta* per chiamarlo "energia immagazzinata nel campo". Con
esperimenti ideali, in situazioni di particolare simmetria (condensatore
piano molto esteso, solenoide infinito o meglio toroidale) puoi pensare
di creare campi uniformi, dove non c'e' motivo di supporre che la
distribuzione dell'energia immagazzinata non lo sia: o puoi pensare
anche ad altri esperimenti ideali, in cui solo il campo in un volume
infinitesimo viene annullato, restituendo l'energia immagazzinatavi. Da
tutto questo ne concludi che la 3.15 e' sempre valida.
In alternativa, si puo' seguire lo stesso sistema seguito per il momento:
dalla 3.13, mandando S all'infinito, in assenza di altre cariche oltre a
quelle considerate il membro a destra si annulla, e rimane quindi una
legge di conservazione d/dt(Ecin + int_V eps_0/2(E^2+c^2V^2) dV = 0, che
ci giustifica a chiamare int_V eps_0/2(E^2+c^2B^2) dV "energia totale
del campo EM in V";
reintroducendo il membro di destra, int_s S dot ds acquista il
significato di "flusso d'energia uscente da V".
Applicando la stessa 3.13 ad un solo volume infinitesimo dV, se ne
conclude che eps_0/2(E^2+c^2V^2) e' la densita' d'energia del campo EM,
e che S dot ds e' il flusso d'energia attraverso ds.
> e il
> principio fisico della conservazione dell'energia per un sistema
> isolato.
Questo no: acce[r,t]tata l'interpretazione fisica di cui sopra, il
teorema di Poynting la conservazione dell'energia la dimostra.
> Nota: questo e' il genere di discussioni che apprezzo nei ng, quelle in
> cui ho l'opportunita' di imparare qualcosa di nuovo o approfondire
> argomenti gia' visti in passato. :-)
Piacciono anche a me: per questo (e rispondo cosi' anche a Elio)
rispondo spesso anche alle finte "richieste di chiarimenti" proposte dai
crackpot: negando la validita' dei fondamentali, ci costringono a
ripercorrere e chiarire il percorso logico che, a suo tempo, ci ha
convinto della loro validita'; facendoci scoprire, magari, che di alcune
derivazioni avevamo perse le tracce, e che su altre avevamo a suo tempo
dato fiducia al docente, scoprendo pero' che adesso, a distanza di
tempo, siamo in grado di ricavarle e dimostrarle corrette (o almeno
capirne la dimostrazione :-).
Ovviamente, proseguendo la discussione con questi personaggi, le loro
obiezioni sragionanti, fondate su assunti falsi ed errori logici,
diventano uno starnazzare che disturba la concentrazione, per cui
bisogna trovare il modo di abbassarne il volume.
Questo thread e' una rara avis, in quanto nasce proprio dalla richiesta
di chiarire alcuni fondamentali, posta pero' da uno come mda1ai che poi
ci ragiona :-)