Berekening aan het verwerken: 28%
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: Energiebehoud

Afgeleid van dit topic.

Uit een ideetje van deze post.

Ik open een nieuw forum hier, omdat mijn vraag overwoekerd werd door de vraag over wat een PM nu precies is.

Ik heb de berichten afgesplitst en deze post samengevoegd. Ik wist trouwens niet dat jij in staat was om een nieuw forum te openen? ;) (mod Phys)

Het idee:

Laat een bowlingbal vallen in een gravitatieveld. Vang hem op, zet hem om in energie, stuur die energie weer naar boven, en zet de energie weer om naar een bowlingbal en laat hem weer vallen.

Relativistisch gezien gedraagt de energie die je naar boven stuurt zich precies zoals de massa die ze voorstelt, en verbruikt ze evenveel energie om getransporteerd te worden in het gravitatieveld (en oefent evenveel arbeid uit op de bron van gravitatie in dat proces).

Dus krijg je een roodverschuiving in het geval je het transport doet in de vorm van golven in het elektromagnetische veld (dus licht of wisselspanning). (zoals waarschijnlijk correct gezegd door bartjes in het oorspronkelijke topic)

Maar: hoe zit het nu met de andere energietransporten? Wat als je de energie doorgeeft in de vorm van impuls (bv. een draaiende ketting? Of warmtetransport?) Of in de vorm van kernkrachten (Chemische energie?) Of in de vorm van gelijkstroom?

Waarschijnlijk dat de wet van energiebehoud daar ook klopt, maar hoe gaat het in zijn werk? In welke vorm manifesteert het zich? Wordt de ketting zwaarder? Wordt de kernkracht minder sterk?

Ook: klopt het dat in een expanderend universum de wet van behoud van energie niet (hoeft) op te gaan? Via Noether weten we dat de wet van behoud van energie neerkomt op een translatiewet in de tijd. Maar in een veranderend/expanderend universum hoeft die wet niet op te gaan? (bron: sci.tech-archive.net) Maar dan hoeft ons universum toch geen koudedood te sterven, zoals nu vaak voorspeld wordt?
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

Een vraagje. We gaan er nu steeds van uit dat het probleem zit in het overwinnen van de zwaartekracht, en de corresponderende toename van de potentiële energie van de massaequivalent van de opgetilde energie. Maar stel je brengt energie via een rondlopende ketting over van de ene plaats naar de andere, maar niet omhoog of omlaag. Wat zou dan een acceptabele verklaring zijn voor de wijze waarop de energie wordt doorgegeven? (We gaan er daarbij van uit dat het systeem gelijkmatig draait.) Zou iets met een mechanische Poynting vector kunnen?
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: Energiebehoud

Een vraagje. We gaan er nu steeds van uit dat het probleem zit in het overwinnen van de zwaartekracht, en de corresponderende toename van de potentiële energie van de massaequivalent van de opgetilde energie. Maar stel je brengt energie via een rondlopende ketting over van de ene plaats naar de andere, maar niet omhoog of omlaag. Wat zou dan een acceptabele verklaring zijn voor de wijze waarop de energie wordt doorgegeven? (We gaan er daarbij van uit dat het systeem gelijkmatig draait.) Zou iets met een mechanische Poynting vector kunnen?
Opeenvolgende schakels oefenen een kracht op elkaar uit, waardoor er beweging ontstaat. Dus is er arbeid en wordt er energie doorgegeven. Het is een vorm van impulsoverdracht, en het antwoord zal dus analoog zijn aan dat van warmte. Volgens mij is het zo dat als de ketting zich bovenaan bevindt in het gravitatieveld hij een grotere massa heeft (door zijn grotere potentiële energie) en dat in E=m.v²/2 zich dat netjes oplost zodat het energieverlies klopt. Bij warmte analoog.

Maar ik heb het nog niet doorgerekend, en ik weet waarschijnlijk te weinig van de algemene relativiteitstheorie om het ook uit te rekenen. Iemand die het kan bevestigen of fouten in mijn redenering ziet?

Ik denk dat het bij chemische energie ook analoog gaat (door een massa-effect). Ik zit enkel nog verveeld met de gelijkstroom... ;) De oplossing hier zou op het eerste gezicht zijn dat de lading van een elektron lichtjes groter wordt bovenaan en dit lijkt me niet te kloppen.
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

Opeenvolgende schakels oefenen een kracht op elkaar uit, waardoor er beweging ontstaat. Dus is er arbeid en wordt er energie doorgegeven. Het is een vorm van impulsoverdracht, en het antwoord zal dus analoog zijn aan dat van warmte. Volgens mij is het zo dat als de ketting zich bovenaan bevindt in het gravitatieveld hij een grotere massa heeft (door zijn grotere potentiële energie) en dat in E=m.v²/2 zich dat netjes oplost zodat het energieverlies klopt. Bij warmte analoog. Maar ik heb het nog niet doorgerekend, en ik weet waarschijnlijk te weinig van de algemene relativiteitstheorie om het ook uit te rekenen. Iemand die het kan bevestigen of fouten in mijn redenering ziet?
Bij een gelijkmatig lopende ketting zitten we - wat de manier van energietransport aangaat - volgens mij met een vergelijkbaar probleem als met de gelijkstroom. Ook mis ik de opgeslagen energie in de uitgerekte schakels in je beschouwing. Ik dacht eerst ook dat het wel duidelijk zou worden als je de algemene relativiteitstheorie toepast. Helaas is juist het punt van de potentiële energie binnen de ART iets waar de geleerden het nog niet over eens zijn:

http://www.math.ucr.edu/home/baez/physics/.../energy_gr.html

http://sci.tech-archive.net/Archive/sci.ph...2/msg00130.html
Ik denk dat het bij chemische energie ook analoog gaat (door een massa-effect). Ik zit enkel nog verveeld met de gelijkstroom... ;) De oplossing hier zou op het eerste gezicht zijn dat de lading van een elektron lichtjes groter wordt bovenaan en dit lijkt me niet te kloppen.
Misschien iets met Fourierreeksen (periode naar oneindig laten gaan)?
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

Aan de neerwaarts gaande kant van de ketting wordt getrokken, daar zijn de schakels uitgerekt. Bij het loskomen van de schakels van het bovenste kettingwiel worden ze uitgerekt, bij aankomst op het onderste kettingwiel veren ze terug tot hun normale lengte. De energie komt boven aan op het moment dat en de plaats waar de los komende schakel wordt uitgerekt. Die energie komt van de schakel daaronder, die weer van de schakel daaronder, etc. De energie verplaatst zich dus tegen de bewegingsrichting van de ketting in aan de strak staande kant van ketting omhoog. Voor het omhoog klimmen van deze energie is ook een beetje energie nodig. De uitrekking van de hogergelegen schakels zal dus (exponentieel) met de hoogte afnemen. Ik denk dat het, als je het volgens deze voorstelling doorrekent, moet gaan lukken.

De chemische bindingsenergie zie ik niet als een bijzonder probleem. In de massa van een normaal atoom zitten ook al allerlei (bindings)energieën die aan die massa bijdragen.
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

317070 schreef:Laat een bowlingbal vallen in een gravitatieveld. Vang hem op, zet hem om in energie, stuur die energie weer naar boven, en zet de energie weer om naar een bowlingbal en laat hem weer vallen.

Relativistisch gezien gedraagt de energie die je naar boven stuurt zich precies zoals de massa die ze voorstelt, en verbruikt ze evenveel energie om getransporteerd te worden in het gravitatieveld (en oefent evenveel arbeid uit op de bron van gravitatie in dat proces).

Dus krijg je een roodverschuiving in het geval je het transport doet in de vorm van golven in het elektromagnetische veld (dus licht of wisselspanning). (zoals waarschijnlijk correct gezegd door bartjes in het oorspronkelijke topic)

Maar: hoe zit het nu met de andere energietransporten? Wat als je de energie doorgeeft in de vorm van impuls (bv. een draaiende ketting? Of warmtetransport?) Of in de vorm van kernkrachten (Chemische energie?) Of in de vorm van gelijkstroom?

Waarschijnlijk dat de wet van energiebehoud daar ook klopt, maar hoe gaat het in zijn werk? In welke vorm manifesteert het zich? Wordt de ketting zwaarder? Wordt de kernkracht minder sterk?
Ik heb er nu lang en diep over nagedacht. Maar het probleem is naar mijn idee steeds groter geworden. Enerzijds raakt het aan zaken waar de deskundigen zelf nog niet uit zijn, zoals de rol van potentiële energie in de ART. Anderzijds raakt het aan speculatieve toepassingen van de gravitationele Poynting vector en van gravitoelektromagnetische velden. Verder betwijfel ik achteraf bezien of de verklaring m.b.v. de gravitationele roodverschuiving wel zo verhelderend is. Het is weliswaar een verschijnsel dat goed bekend is, maar begrijpen we ook het mechanisme waardoor het tot stand komt? Waar 317070 eigenlijk naar op zoek is, zijn verklaringen van relativistische effecten die door E = mc2 worden geïmpliceerd (ervan uitgaande dat er geen perpetuum mobile bestaat). Dat is een formidabele vraag, en het bestaan van een bevredigend antwoord is uiterst onzeker. Relativistische effecten kunnen uit een aantal postulaten worden afgeleid. Maar kunnen ze ook worden begrepen?

Ik laat dit onderwerp dan ook verder rusten...
Gebruikersavatar
Paul_1968
Artikelen: 0
Berichten: 603
Lid geworden op: wo 02 mei 2007, 22:28

Re: Energiebehoud

Maar ik heb nu een vraagje: hoe zit het met de energie-massa equivalentie?
Ik heb de behoudswetten nogal hoog zitten en sinds kort denk ik de RT voor het belangrijkste deel te begrijpen.

Vanuit die context even een reactie :

1.Volgens Newton al zou licht energie moeten verliezen als het de aarde verlaat.

2.Wat Einstein hieraan vooral heeft toe willen voegen is de hierboven genoemde energie-massa equivalentie en de vervorming van de Ruimte. ( Later zocht hij ook nog tevergeefs naar een link met de QM. )

Ik denk nu dat de constante snelheid van licht vaak verkeerd geinterpreteerd is.

Volgens mij beweerde Einstein dat licht, gemeten vanuit z'n eigen referentiekader ( de ruimte ), altijd de constante waarde c heeft. Wanneer we op aarde de hemel bekijken, moeten we ons realiseren dat we in een vervormde ruimte kijken waarbij die meer uitgerekt is dichterbij de aarde ( Elasticiteit ? ). Daardoor lijkt vanuit ons referentiekader het licht naar de aarde toe te versnellen en de golflengte groter te worden.

Dit in tegenstelling tot de aanname dat de roodverschuiving optreedt wanneer het licht een gravitatieveld verlaat, omdat de waarde c constant is. Ik denk dat dat twee verkeerde aannames zijn.
"If you can't explain it simply, you don't understand it well enough"
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

De oplossing die ik hiervoor (vroeger) had, was dat bij het creëren van massa uit energie, het evenveel energie kostte om die massa te creëren, als de totale extra potentiële gravitatie-energie die die nieuwe massa invoerde in het universum. Nu is echter E=mc². Dus dit zou impliceren dat er een eenvoudig verband is tussen de locatie en hoeveelheid van alle materie in het universum en de lichtsnelheid c. Vreemd, vreemd, vreemd.
Dit is allemaal heel ingewikkeld. Bij het creëren van massa, creëer je niet alleen die massa, maar ook het gravitatieveld rondom die massa. Niettemin begin ik langzamerhand ook te denken, dat we een oplossing in de energie-inhoud van het gravitatieveld moeten zoeken. Dat wil zeggen: Als je twee massa's van elkaar af beweegt, stop je energie in het systeem. Volgens E = mc2 krijgt het systeem dus ook ook meer massa. Maar waar zit die massa. Om energietransport goed te kunnen begrijpen, moet je de energie (extra massa) kunnen volgen. Het zou dus niet zo'n gek idee zijn te veronderstellen dat de totale energie van het gecombineerde gravitatieveld van deze twee (t.o.v. elkaar) verplaatste massa's met een zelfde hoeveelheid is toegenomen. Zoiets moet je kunnen uitrekenen. Hier staan ook formules voor de energiedichtheid van een (klassiek) gravitatieveld:

http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/Numbers/M...calar_terms.htm

Als deze benadering klopt, zijn we wellicht iets verder?
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: Energiebehoud

Bartjes schreef:http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/Numbers/M...calar_terms.htm

Als deze benadering klopt, zijn we wellicht iets verder?
Heel interessante link. Ik heb het hem niet nagerekend, maar ik neem aan dat het klopt wat hij zegt. Het gravitatieveld zelf zorgt voor een toename van massa in alle objecten er aan onderhevig.

Maar ik heb er ook een paar vragen bij. Zo berekent hij een toename M_f aan massa, maar die toename aan massa zou op zijn beurt ook een toename aan massa moeten creëren, enz.

Ook vraag ik me af, aangezien we door een (vrijwel) oneindig aantal objecten worden aangetrokken, dit niet leidt tot een (vrijwel) oneindige hoeveelheid massa overal.

Ook is zijn formule
Mf=8π2Gρ2r0545c2
afhankelijk van de straal tot de 5e macht ipv tot de klassieke 3e macht. Bizarre conclusie als je het mij vraagt. Dit wil zeggen dat de extra massa van objecten tot de 5e macht toeneemt afhankelijk van hun straal. Ik zou de reeksontwikkeling eens moeten uitrekenen, maar als je er van uitgaat dat deze massa opnieuw massa creëert en opnieuw en opnieuw, ga je waarschijnlijk zelfs nog een macht hoger. ;)
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

Maar ik heb er ook een paar vragen bij. Zo berekent hij een toename M_f aan massa, maar die toename aan massa zou op zijn beurt ook een toename aan massa moeten creëren, enz.
Hier staat meer:

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass%E2%80%93...ctical_examples

Maar we werken hier sowieso met een semiklassieke benadering waarbij allerlei relativistische effecten worden verwaarloosd. Dat wil zeggen: je hebt deeltjes met een zekere rustmassa. En die hebben allemaal een gravitatieveld. De totale energie van het systeem van die deeltjes bestaat dan uit de energie die in hun rustmassa's zit plus de energie die in hun gezamenlijke gravitatieveld zit. Het verschuiven van de deeltjes ten opzichte van elkaar laat dan (bij benadering) hun rustmassa ongemoeid. Maar het totale gravitatieveld verandert. De verandering van de potentiële energie zou dan niet in de massa's van de deeltjes tot uitdrukking komen, maar in de veranderde totale energie van het gravitatieveld.
Ook vraag ik me af, aangezien we door een (vrijwel) oneindig aantal objecten worden aangetrokken, dit niet leidt tot een (vrijwel) oneindige hoeveelheid massa overal.

Ook is zijn formule
Mf=8π2Gρ2r0545c2
afhankelijk van de straal tot de 5e macht ipv tot de klassieke 3e macht. Bizarre conclusie als je het mij vraagt. Dit wil zeggen dat de extra massa van objecten tot de 5e macht toeneemt afhankelijk van hun straal. Ik zou de reeksontwikkeling eens moeten uitrekenen, maar als je er van uitgaat dat deze massa opnieuw massa creëert en opnieuw en opnieuw, ga je waarschijnlijk zelfs nog een macht hoger. ;)
Helaas ben ik geen groot rekenaar. Wat voor de verklaring van je bowlingbal-paradox vooral van belang is, is of de potentiële energie van een systeem van deeltjes in het gravitatieveld van dit systeem van deeltjes gelocaliseerd kan worden. De integraal over de gehele ruimte van de energiedichtheid van dat gravitatieveld moet bij positieveranderingen van de deeltjes precies evenveel veranderen als de (op de gebruikelijke wijze berekende) potentiële energie. Als dat niet zo is, kunnen we deze benadering ook niet gebruiken voor een oplossing van je paradox.

Stel dat een pakketje energie het gravitatieveld heeft van de daarmee corresponderende massa. Dan zal het omhoog sturen van dat pakketje tot een zelfde wijziging in het gecombineerde gravitatieveld van dat pakketje en de aarde leiden, als het omhoog sturen van een overeenkomstig klompje materie. Omdat de gewijzigde potentiële energie in het gravitatieveld zetelt, zou de situatie dan energetisch gelijk zijn aan de situatie dat we gewoon de bowlingbal zelf omhoog hadden gestuurd. Voor niet-relativistische snelheden en zwakke gravitatievelden, zou op deze wijze wellicht een oplossing van de paradox mogelijk zijn.
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

Helaas ben ik geen groot rekenaar. Wat voor de verklaring van je bowlingbal-paradox vooral van belang is, is of de potentiële energie van een systeem van deeltjes in het gravitatieveld van dit systeem van deeltjes gelocaliseerd kan worden. De integraal over de gehele ruimte van de energiedichtheid van dat gravitatieveld moet bij positieveranderingen van de deeltjes precies evenveel veranderen als de (op de gebruikelijke wijze berekende) potentiële energie. Als dat niet zo is, kunnen we deze benadering ook niet gebruiken voor een oplossing van je paradox.
Mogelijk kunnen we de zaak analoog aan deze afleiding behandelen:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_en...ld_distribution
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

ik werk de formule even uit: uit
E=mc²
en
-E=\sum \frac{-G.m_{i}.m} {r_i}
volgt dat
c²=\sum \frac{G.m_{i}} {r_i}
of
\frac{c²}{G}=\sum \frac{m_{i}} {r_i}
, met i gaande over alle massa's in het universum. Misschien dat
\frac{c²}{G}=\int \frac{d m} {r}
dan correcter is. Deze formule zou dan moeten opgaan voor alle plaatsen waar je massa kunt creëren, en dit lijkt me in het hele universum te zijn. Dus die formule moet kloppen in het volledige universum...
Dit komt in de buurt:

http://www.physics.uco.edu/wwilson/Talks/G...ld%20Energy.ppt
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: Energiebehoud

Geinig dingetje. Door gravitatie te behandelen alsof het een 'elektrische' kracht is, heb je inderdaad logischerwijs behoud van energie, gezien dat Maxwell dit heeft. Maar als ik me niet vergis gebruikt hij een newtoniaans(achtig) model, maar dit was het probleem wel niet. Zo krijg je inderdaad behoud van energie, maar het kind is weg met het badwater...
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

@ 317070

Hoezo "het kind is weg met het badwater... "?

De gravitoelektromagnetische benadering is toepasbaar wanneer de gravitatiekrachten niet al te groot zijn, en de snelheden veel kleiner dan de lichtsnelheid. Dus wanneer je de energie op mechanische wijze omhoog stuurt zou je daar gebruik van kunnen maken. Bij toepassing van de ART krijg je sowieso problemen met de representatie van de potentiële energie.
Bartjes
Artikelen: 0

Re: Energiebehoud

317070 schreef:Laat een bowlingbal vallen in een gravitatieveld. Vang hem op, zet hem om in energie, stuur die energie weer naar boven, en zet de energie weer om naar een bowlingbal en laat hem weer vallen.

Relativistisch gezien gedraagt de energie die je naar boven stuurt zich precies zoals de massa die ze voorstelt, en verbruikt ze evenveel energie om getransporteerd te worden in het gravitatieveld (en oefent evenveel arbeid uit op de bron van gravitatie in dat proces).

Dus krijg je een roodverschuiving in het geval je het transport doet in de vorm van golven in het elektromagnetische veld (dus licht of wisselspanning). (zoals waarschijnlijk correct gezegd door bartjes in het oorspronkelijke topic)

Maar: hoe zit het nu met de andere energietransporten? Wat als je de energie doorgeeft in de vorm van impuls (bv. een draaiende ketting? Of warmtetransport?) Of in de vorm van kernkrachten (Chemische energie?) Of in de vorm van gelijkstroom?

Waarschijnlijk dat de wet van energiebehoud daar ook klopt, maar hoe gaat het in zijn werk? In welke vorm manifesteert het zich? Wordt de ketting zwaarder? Wordt de kernkracht minder sterk?
Misschien kan de oplossing m.b.v. roodverschuiving ook worden toegepast op het geval van mechanische energietransport. En wel aldus: bij transport die gebruik maakt van mechanische spanningen in materialen kunnen de daarbij optredende krachten teruggebracht worden tot de elektromagnetische krachten die de materie bijeen houden. Deze krachten worden kwantummechanische beschreven door middel van (virtuele) fotonen. De door deze fotonen omhoog getransporteerde energie moet ook te lijden hebben onder de roodverschuiving. Zo zou dus een zelfde verklaring voor mechanische transport als voor licht-transport gebruikt kunnen worden.

Voor de andere energievormen is iets dergelijks misschien ook wel mogelijk?

Terug naar “Relativiteitstheorie”