> O odbiciu swiatla od nieruchomego lustra jedno jest pewne:
>
> kat padania = kat odbicia.
>
> Jesli lustro sie porusza, to najsensowniejsza rzecza jaka mozna
> zrobic jest przetransformowac po lorentzowsku sytuacje do ukladu
> odniesienia w ktorym lustro spoczywa, skorzystac z wypisanego
> powyzej prawidla i przetransformowac z powrotem do poczatkowego
> ukladu odniesienia.
>
To bardzo ładne rozwiązanie, w duchu samego Mistrza.
(http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/)
(A. Einstein, O elektrodynamice ciał w ruchu, 1905)
" What is essential is, that the electric and magnetic
force of the light which is influenced by a
moving body, be transformed into a system
of co-ordinates at rest relatively to the body. By
this means all problems in the optics of moving
bodies will be reduced to a series of
problems in the optics of stationary bodies."
(Co można streścić: Waldzio dobrze mówi)
W tym rozwiązaniu jest jednak pewien, jak to mówią, sęk.
Jest ono niedostępne dla ludzi
nie czujących się pewnie w transformacji układu odniesienia
(95% dyskutantów z pl.sci.fizyka).
Dlatego myślę, że nie jest grzechem
powoływać się tutaj na zasady
zachowania energii i pędu, bo one są mocno
wałkowane już w liceum.
> Natomiast opowiesci o przekazywaniu
> pedu czy energii lustru sa malo konstruktywne rachunkowo ze wzgledu
> na rozziew pomiedzy czteropedem fotonu a czteropedem lustra.
> Lustro przy fotonie ma praktycznie nieskonczona mase i wykonywanie
> przy takim zderzeniu jakichs rachunkow na zachowanie pedu czy energii
> (acz formalnie poprawne) jest zawracaniem glowy.
>
Zależy co to za lustro. Jasne, że lustro łazienkowe nie odjeżdża przy
goleniu, nawet jak nasze oblicze mocno promienieje.
A jednak to, że cząsteczki ogona komety "uciekają" od Słońca tłumaczy
się dwoma czynnikami: 1. wiatrem słonecznym, 2. ciśnieniem światła.
Pewnie wiatr jest większy, ale ciśnienie światła też się liczy.
Im mniejsza cząstka, tym wpływ fotonów silniejszy, bo
stosunek powierzchni do masy jest większy. Może spróbujemy
jakoś dobrać warunki, żeby wpływ światła był znaczący?
Powiedzmy: sześcienna metalowa drobinka o boku 1 mikrometra
okrążająca Słońce
w tej odległości co Ziemia. Jaki będzie stosunek ciśnienia swiatła
Słońca do siły grawitacyjnej? Kto się poświęci i policzy?
Lebiediew jakoś zmierzył ciśnienie światła, zdaje się już na początku
wieku. Ktoś wie jak to zrobił?
pozdrawiam promiennie
A.S.
Zdaje się, że w pierwszym wydaniu "Fizyki cz. II" Resnicka był nawet układ
doświadczalny - wiatraczek w kloszu z odpompowanym powietrzem. Rzecz jak
najbardziej realna i funkcjonująca. Ciśnienie policzyli z wektora falowego
P.
--
Oleg
> > Jesli lustro sie porusza, to najsensowniejsza rzecza jaka mozna
> > zrobic jest przetransformowac po lorentzowsku sytuacje do ukladu
> > odniesienia w ktorym lustro spoczywa, skorzystac z wypisanego
> > powyzej prawidla i przetransformowac z powrotem do poczatkowego
> > ukladu odniesienia.
> >
> To bardzo ładne rozwiązanie, w duchu samego Mistrza.
Też wpadłem na ten pomysł. Byłem pewien, że wyjdzie
tak jak napisałem, więc nie chciało mi się usiąść i liczyć.
Niemniej zmobilizowałem się. Wynik zaskoczył nawet mnie.
Jeśli foton pada na lustro oddalające się od obserwatora, odbija
się i wraca w kierunku obserwatora, jego okres spada,
czyli energia WZRASTA! Przy dużych prędkościach nawet znacznie.
Jak mi to wychodzi?
Rozważmy dwa układy, U1 "spoczynkowy", U2 porusza się z v
względem U1, w chwili 0 układy się pokrywają. Jedno drgnienie fali
o okresie T: w chwili 0 była w U1 w p. 0, w chwili T w punkcie cT.
W U2 w chwili 0 była też w 0, koniec drgnięcia wychodzi
w (T-vT/c)/sqrt(1-beta^2). Czyli okres jest mniejszy niż w U1.
Dla fali poruszającej się w przeciwnym kierunku mamy początek
drgnięcia w p.(0,0) w obu układach, koniec w (T,-cT) w U1,
w U2 wychodzi czas (T+vT/c)/sqrt(1-beta^2) a zatem okres się
wydłuża. Czyli: fala się skraca przy transformacji z U1 do U2,
a po odbiciu przy ponownej transformacji skraca się jeszcze raz.
Jeśli Wam też tak wychodzi, byłaby to akurat taka sprzeczność, jaka
jest mi potrzebna: prosta, elegancka i w samych podstawach.
A jeśli nie, to napiszcie, jak liczyliście?
Znalazloby sie jeszcze kilku innych ktorym chodziloby o taka akurat
sprzecznosc, musze Cie, niestety, zmartwic, gdyz rachunek byl niedobry.
Moje rachowanie dalo nastepujace wyniki:
Po czasie T mierzonym w ukladzie U1 nastepne czolo fali mija
obserwatora O1 i leci dalej, az dopadnie obserwatora O2. Nastapi to
w chwili T1 obserwatora O1. O2 znajdowal sie wtedy wedlug O1 w odleglosci
v*T1, a czolo fali pokonalo te odleglosc w ciagu czasu T1 - T = v*T1/c .
Stad prosty rachunek ze dla O1 nastepne czolo fali dogoni O2 po czasie
T1 = T/(1 - v/c). Ale do tego momentu w ukladzie O2 uplynelo mniej czasu
(efekt dylatacji czasu postrzeganej przez O1), a bylo to
T2 = T1*sqrt(1-v^2/c^2). Podstawiajac w miejsce T1 wyrazenie T/(1-v/c)
dostajemy ostatecznie
T2 = T*sqrt((1+v/c)/(1-v/c)) (*)
Okres sie jednak wydluzyl, na dodatek dla v/c << 1 mamy (delta T)/T = v/c,
tak jak to jest w efekcie Dopplera.
Po odbiciu fali jej powrot do O1 przeliczamy aplikujac jeszcze raz
przepis (*) i dostajemy okres T' powracajacej fali widzianej przez O1:
T' = T*(1+v/c)/(1-v/c)
a w przyblizeniu v<<c (delta T)/T = 2v/c.
Mozna tak liczyc w sposob elementarny (trzeba co prawda wiedziec o dylatacji
czasu), ale jest to malo efektywne podejscie, ktore trudno zaaplikowac
do bardziej zlozonych sytuacji, w ktorych fala pada pod katem do lustra.
Skuteczniej jest posluzyc sie czteropedem fotonow tworzacych fale
i "mechanicznie" transformowac czteropedy z ukladu do ukladu.
Pozdrowienia, Waldzio.
--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl
Szkoda. Jakkolwiek mógłbyś mi błąd wskazać, na razie mamy
tylko różne wyniki przy liczeniu różnymi metodami, czyli równie
dobrze ja mógłbym twierdzić, że to Twoja jest błędna.;)
No ale Twoja metoda nie jest błędna. A z pewnej słabości w moim
rozumowaniu (nie było tak całkiem pewne, że punkt który ja wziąłem
jako koniec okresu jest bezwzględnie końcem okresu) po trochu
zdawałem sobie sprawę. Niemniej na razie nie do wykluczenia jest
możliwość, że moja metoda też nie była błędna. Jeszcze się
zastanowię.
> a w przyblizeniu v<<c (delta T)/T = 2v/c.
Jeśli policzyć po prostu czas, w jakim kolejne czoła fali odbijają
sie od lustra, wychodzi 1v/c i to bez żadnych przybliżeń. Różnicę
tą też będę musiał przemyśleć.
No ale najciekawsze w tym wszystkim pytanie zadałem na początku
i nie ma ono związku z TW w ogóle - co się dzieje z tą energią,
którą foton traci odbijając się od zwierciadła i która (w tym punkcie się
zgadzamy) jest tym większa, im szybciej zwierciadło się porusza? Gdyby
był normalną falą, poszłaby na amplitudę. Ale foton nie ma amplitudy.
http://www.physics.umd.edu/deptinfo/facilities/lecdem/i2-01.htm
Bo ten bardzo fajnie działa,
na światło reaguje, tylko że kręci się
posrebrzoną stroną łopatki do
przodu, poczernioną z tyłu, czyli
nie w tą stronę co trzeba
- co oznacza, że akurat _ciśnienie_ światła
jest tu zaniedbywalne - jak pisał Waldzio.
Jak znam życie, nikomu nie będzie się
chciało liczyć tego co proponowałem:
>
> Powiedzmy: sześcienna metalowa drobinka o boku 1 mikrometra
> okrążająca Słońce
> w tej odległości co Ziemia. Jaki będzie
> stosunek ciśnienia swiatła
> Słońca do siły grawitacyjnej? Kto się poświęci i policzy?
>
Więc podam wynik moich obliczeń: siła światła
przy współczynniku odbicia 1 jest równa jednej czwartej
siły grawitacji. Tutaj więc ciśnienia światła astronomowie
nie mogą zaniedbać.
Odległość od Słońca oczywiście nie ma znaczenia.
Pozdrawiam,
A.S.
Pozdrawiam,
A.S.
> > No ale najciekawsze w tym wszystkim pytanie zadałem na początku
> > i nie ma ono związku z TW w ogóle - co się dzieje z tą energią,
> > którą foton traci odbijając się od zwierciadła i która (w tym punkcie
się
> > zgadzamy) jest tym większa, im szybciej zwierciadło się porusza? Gdyby
> > był normalną falą, poszłaby na amplitudę. Ale foton nie ma amplitudy.
> >
> Coś ciągle nie możemy przebić się przez pamiętny rok 1905 ;-).
> W tym roku Einstein opublikował jeszcze jedną pracę,
> w której pojawił się wzór E = hv
> E=energia fotonu
> h=stała Plancka
> v=częstotliwość
Nie rozumiem aluzji. Liczyliśmy obaj z Waldkiem, różnymi drogami
i z różnymi wynikami, ale w jednym punkcie się zgadzamy: okres
fali po odbiciu od ruchomego zwierciadła wzrasta, tj. częstotliwość
spada. A więc i energia. Zresztą 2 posty wstecz i Ty się zgodziłeś.
Co z nią? Nie mogę uznać tłumaczenia, że przechodzi na energię
kinetyczną zwierciadła. W takim przypadku zwierciadlo odczułoby
przyspieszenie, czego mu nie wolno (w jego układzie żadnego
przekazania energii nie było).
Prawdę powiedziawszy, gdziekolwiek by się ta energia nie podziała,
obserwator stojący koło zwierciadła powinien ją dostrzec.
W niektorych szkolach pewnie do dzisiaj widuje sie takie wiatraczki.
Tutaj cisnienie swiatla nie jest zaniedbywalne (po to robi sie takie
wiatraczki), jednak w konstrukcjach spotykanych w szkolach przegrywa ono
z innym efektem. Aby taki wiatraczek reagowal przede wszyskim na
cisnienie swiatla to wewnatrz banki w ktorej siedzi powinna byc bardzo
dobra proznia. Zwykle nie jest, wiec mamy efekt oddzialywania lopatek
wiatraczka z molekulami gazu. Pod wplywem padajacego swiatla zaciemnione
strony lopatek pochlaniaja swiatlo i ich temperatura lekko wzrasta,
co powoduje ze sa cieplejsze niz otaczajacy gaz. Molekuly padajace
na te strone doznaja "kopniecia" od rozgrzanej powierzchni przekazujac
jej wiekszy ped niz te ktore padaja na powierzchnie odbijajace.
W rezultacie na powierzchnie poczernione wywierane jest efektywnie
wieksze cisnienie gazu + swiatla niz na powierzchnie posrebrzone
i wiatraczek kreci sie w "zla" strone.
> Jak znam życie, nikomu nie będzie się
> chciało liczyć tego co proponowałem:
> >
> > Powiedzmy: sześcienna metalowa drobinka o boku 1 mikrometra
> > okrążająca Słońce
> > w tej odległości co Ziemia. Jaki będzie
> > stosunek ciśnienia swiatła
> > Słońca do siły grawitacyjnej? Kto się poświęci i policzy?
> >
> Więc podam wynik moich obliczeń: siła światła
> przy współczynniku odbicia 1 jest równa jednej czwartej
> siły grawitacji. Tutaj więc ciśnienia światła astronomowie
> nie mogą zaniedbać.
> Odległość od Słońca oczywiście nie ma znaczenia.
>
> Pozdrawiam,
> A.S.
Podejrzewam, ze znacznie mniej. Rozmiar 1 mikrometra to zaledwie dwie
dlugosci fali swiatla widzialnego i nie mozna zakladac ze dla tych
rozmiarow mozna przeskalowac rachunki wykonywane dla duzej powierzchni
odbijajacej. Tutaj wazna role gra juz dyfrakcja swiatla i rachunki
powinny byc robione dla pelnego opisu falowego pola E-M.
(Byc moze tak byly robione, nie sprawdzalem, ale poniewaz mowa byla
o odbiciu od lustrzanej powierzchni, a na dodatek wspomniano
o wspolczynniku odbicia = 1, to podejrzewam ze byly to proste rachunki
dla lustra przeskalowane do powierzchni 1 mikron^2).
> Nie rozumiem aluzji. Liczyliśmy obaj z Waldkiem, różnymi drogami
> i z różnymi wynikami, ale w jednym punkcie się zgadzamy: okres
> fali po odbiciu od ruchomego zwierciadła wzrasta, tj. częstotliwość
> spada. A więc i energia. Zresztą 2 posty wstecz i Ty się zgodziłeś.
> Co z nią? Nie mogę uznać tłumaczenia, że przechodzi na energię
> kinetyczną zwierciadła. W takim przypadku zwierciadlo odczułoby
> przyspieszenie, czego mu nie wolno (w jego układzie żadnego
> przekazania energii nie było).
> Prawdę powiedziawszy, gdziekolwiek by się ta energia nie podziała,
> obserwator stojący koło zwierciadła powinien ją dostrzec.
>
>
>
To jest pozorny paradoks bioracy sie z podswiadomego zaniedbywania
wielkosci bedacych wzgledem siebie w razacej dysproporcji. Tutaj
lustro przejmuje zarowno odpowiednia ilosc pedu jak i energii, ale sa
to tak nieistotne wielkosci w porownaniu z pedem i energia lustra,
ze latwo je stracic z pola widzenia. Gdybysmy chcieli sie dowiedziec
jaki jest mechanizm tego "znikania" to nalezaloby przyjac skonczona
mase lustra, rozwiazac zagadnienie odbicia z pelnymi rygorami rachunkowymi
a nastepnie przejsc z masa lustra do nieskonczonosci. Dostaloby sie
wtedy podawane wczesniej wyniki, a "brak" czy "nadmiar" pedu lub
energii znika po stronie lustra na zasadzie ze
nieskonczonosc + wielkosc skonczona = nieskonczonosc.
Ten sam "paradoks" dostajemy nawet bez fotonow, luster i teorii
wzglednosci badajac zwykle odbicie sprezyste dwoch kulek. Jesli jedna
spoczywa i ma mase = 1 tona, a pada na nia z predkoscia v kulka o masie
m = 1 g to raczej nikt sie nie bedzie buntowal na stwierdzenie, ze po
odbiciu sprezystym mala kulka odskoczy z predkoscia -v. W tym przyblizeniu
energia kulki sie zachowala, a brakujacy ped = 2*m*v zaabsorbowala
wielka kula. Ale to samo ogladane z ukladu poruszajacego sie z predkoscia
V w kierunku duzej kuli da opis, w ktorym malej kulce po odbiciu
przybywa "znikad" 2*m*v*V energii kinetycznej.
> Nie mogę uznać tłumaczenia, że przechodzi na energię
> kinetyczną zwierciadła.
>
Ale tak właśnie jest! Zobacz równoległe dyskusje o wiatraczkach.
> W takim przypadku zwierciadlo odczułoby
> przyspieszenie, czego mu nie wolno (w jego układzie żadnego
> przekazania energii nie było).
>
Właściwie to już Waldzio wyjaśnił, ja jeszcze dodam taką uwagę na
wszelki
wypadek: powinieneś CAŁY problem rozpatrywać w jednym układzie
odniesienia. W przypadku kuli dużej (1 T) i małej (1 g)
masz do wyboru co najmniej:
- układ małej kuli przed zderzeniem
- po zderzeniu
- układ dużej kuli przed zderzeniem
- po zderzeniu
- układ środka masy kul
To pięć różnych układów odniesienia. Zanim cokolwiek porachujesz,
zastanów się, który układ chcesz wybrać i trzymaj się go.
Pozdrawiam,
A.S.
Zerknąłem do Resnicka: to nie był wiatraczek, tylko waga skręceń
z lusterkami. Zrobili to jacyś
Amerykanie niezależnie od Lebiediewa,
i pewnie dlatego altavista nic nie wie o
Lebiediewie - lokalny patriotyzm. Z kolei stare polskie podręczniki
nie wspominają o Amerykanach.
> > >
> > > Powiedzmy: sześcienna metalowa drobinka o boku 1 mikrometra
> > > okrążająca Słońce
> > > w tej odległości co Ziemia. Jaki będzie
> > > stosunek ciśnienia swiatła
> > > Słońca do siły grawitacyjnej? Kto się poświęci i policzy?
> > >
> > Więc podam wynik moich obliczeń: siła światła
> > przy współczynniku odbicia 1 jest równa jednej czwartej
> > siły grawitacji. Tutaj więc ciśnienia światła astronomowie
> > nie mogą zaniedbać.
>
> Podejrzewam, ze znacznie mniej. Rozmiar 1 mikrometra to zaledwie dwie
> dlugosci fali swiatla widzialnego i nie mozna zakladac ze dla tych
> rozmiarow mozna przeskalowac rachunki wykonywane dla duzej powierzchni
> odbijajacej. Tutaj wazna role gra juz dyfrakcja swiatla i rachunki
> powinny byc robione dla pelnego opisu falowego pola E-M.
> (Byc moze tak byly robione, nie sprawdzalem, ale poniewaz mowa byla
> o odbiciu od lustrzanej powierzchni, a na dodatek wspomniano
> o wspolczynniku odbicia = 1, to podejrzewam ze byly to proste rachunki
> dla lustra przeskalowane do powierzchni 1 mikron^2).
>
Moje liczenie było elementarne, nie uwzględniłem dyfrakcji.
Czy potrafisz z grubsza oszacować,
jakiego rzędu wielkość da w tym przypadku opis falowy
(tym razem prościej będzie dla kuli o średnicy mikrona)?
Skądinąd książka z fizyki Układu Słonecznego
podaje, że dla cząstek
z ogona komety F(grawitacyjna)/F(światła) jest rzędu 1.
Zdaje się, że istnieją też bardziej radykalne przykłady
siły wywieranej przez światło - w teorii ewolucji gwiazd.
Pozdrawiam,
A.S.
EwaP HF FH
--
Ewa Pawelec, Zakład Fizyki Plazmy UO
Power corrupts, but we all need electricity
Linux user #165317
To jednak swietny podrecznik, skoro prawie po 20 latach pamietalem (no moze
z dokladnoscia do tej wagi). Gdyby to ode mnie zalezalo, zakazalbym
wydawania innych podreczników fizyki dla szkól srednich i niektórych
kierunków studiów ;-)
--
Oleg
Pewnie by sie dalo, ale trzeba byloby pogrzebac w jakiejs duzej
kobyle z elektrodynamiki (sa tam rozwiazania problemu rozpraszania
fali plaskiej padajacej na przewodzaca kule), ale to spora dlubanina.
Szacowac z glowy raczej sie nie podejmuje.
> Skądinąd książka z fizyki Układu Słonecznego
> podaje, że dla cząstek
> z ogona komety F(grawitacyjna)/F(światła) jest rzędu 1.
>
Moze tak byc; rozmiary poprzeczne skaluja sie jak r^2, a objetosc,
czyli masa, jak r^3. Dla odpowiednio malych drobin (jesli nie
mikrometry to nanometry) cisnienie swiatla moze przewazyc przyciaganie
grawitacyjne.
> Zdaje się, że istnieją też bardziej radykalne przykłady
> siły wywieranej przez światło - w teorii ewolucji gwiazd.
>
Oczywiscie; cisnienie swiatla jest waznym skladnikiem powstrzymujacym
zapadanie sie gwiazd pod wlasnym ciezarem.
> Pozdrawiam,
> A.S.
W najgorszym wypadku, przy b. malej srednicy kuli, fala rozproszona
jest izotropowo sferyczna, wiec przekaz pedu o polowe mniejszy
niz przy odbiciu o 180 stopni. Zatem rzad wielkosci ten sam ;-)))))
krzys
[...]
Dobra, zgadza się (chyba). Dzięki dla Was obu.
PS. Kiedyś jeszcze coś wymyślę.
Pozdrawiam,
A.S.
a co ze zmiana okresu fali na granicy 2 osrodkow? gdzie sie tam podziewa
brakujaca energia?