De ingestraalde massa - een oefening

[wnvl1]

We hebben verschillende dingen berekend. Ik heb mij gehouden aan de gestelde opdracht. Zie de openingspost die ik pas nog weer eens geciteerd heb. Het verbaast mij dan ook niets dat jullie een afwijkende uitkomst gevonden hebben. Het gaat hier niet over een stofdeeltje in een baan om een astronomische lichtbron en er is ook geen re-emissie. Dus het Poynting-Robertson effect is niet aan de orde. En een lichtzeil is het ook niet. Als je je ondanks dat uiteindelijk toch wel aan de gestelde opgave gehouden hebt moet er iemand een fout gemaakt hebben. Ik ga ervan uit dat de volledige lichtimpuls door de massa wordt doorgegeven aan de gladde ondergrond waarover de massa glijdt want de massa verandert niet van richting, dus bij mij is er ook impulsbehoud.

Ik ben opnieuw wel akkoord met je hele redenering. Dat is helemaal in lijn met zoals ik het zie.
Of je wiskundige uitwerking helemaal juist is, kan ik niet zomaar zeggen. Dat is heel moeilijk om na te lezen, maar ik volg ze wel ongeveer. Je kan daar niet veel aandoen, maar zoiets mooi uitschrijven kost heel veel tijd. Mogelijk kan AI bij zoiets wel helpen.

[Gast]

Juist omdat het een gedachte-experiment is mag de situatie geïdealiseerd voorgesteld worden.

Een gedachte-experiment mag en moet vaak geïdealiseerd worden, maar niet op een manier die tot theoretische onmogelijkheden leidt, zoals een object dat alleen maar energie absorbeert en niets uitstraalt. Dat is fysisch onrealiseerbaar en maakt de analyse onzuiver.

In de oefening staat trouwens dat “de vloer loodrecht wordt bestraald”. Als dat letterlijk bedoeld is, betekent het dat de straling van bovenaf komt, dus loodrecht op de bewegingsrichting van het object. In dat geval is er geen component van de stralingsimpuls in die richting, en kan er dus überhaupt geen kracht of afremming optreden in vacuüm.
Ik ben er daarom vanuit gegaan dat bedoeld werd dat de straling juist in de bewegingsrichting van het object valt, zodat er wél een kracht kan optreden door impulsuitwisseling met de fotonen.

Wat ik niet goed zie, is waar in jouw berekening het afremmende effect vandaan komt. Alleen een toename van massa (door absorptie van energie) veroorzaakt in een inertiaalstelsel geen afname van snelheid zonder dat er een kracht wordt uitgeoefend. E=mc2 impliceert een energie–massa equivalent, maar zonder externe kracht blijft de snelheid constant.

Je gaf aan dat dit voor jou vooral een oefening was om te kijken of je er via relativistische mechanica uit kon komen. Dat is natuurlijk een mooi uitgangspunt, maar in je uitwerking zie ik geen expliciete toepassing van relativistische bewegingswetten of vierkracht-analyse. Het lijkt erop dat je stilzwijgend bepaalde aannames hebt gedaan, bijvoorbeeld dat de straling onder een hoek invalt of dat er een netto kracht optreedt door asymmetrische absorptie van fotonen, maar je benoemt dat niet. Daardoor is het lastig te volgen wat precies het fysische model is waar je van uitgaat.

Ik bedoel dit verder zeker niet negatief, en ik hoop ook dat je het niet zo opvat. Ik heb zelfs getwijfeld of ik dit zou posten, maar omdat je zelf aangaf dat je het zag als een oefening in relativistische fysica kaart ik het toch even aan, vooral zodat je geen conclusies trekt die de theorie eigenlijk niet ondersteunt. En misschien een tip om enige toelichting te geven bij je wiskunde.

(Je verwijzing naar ‘bewijzen’ begrijp ik trouwens niet; ik neem aan dat die opmerking niet aan mij gericht was.)

Als het je wél iets heeft opgeleverd, wiskundig en/of natuurkundig inzicht, ik ben natuurlijk niet helderziend, dan is dat natuurlijk mooi en waardevol. En mocht ik zelf iets over het hoofd zien, dan hoor ik dat natuurlijk ook graag.

Hopelijk heb ik daarmee wnvl1 zijn inmiddels gestelde vraag ook beantwoordt.

[Gast]

Door absorptie wordt de massa toch groter. Behoud van impuls impliceert dan toch dat er een vertraging ontstaat?

Nee dus, alleen massatoename door energieabsorptie leidt niet tot vertraging in een inertiaalstelsel. Er is een kracht vereist.

In een inertiaalstelsel geldt: als er geen kracht werkt, dan blijft de snelheid van een object constant, ongeacht veranderingen in massa. Dit is fundamenteel in zowel de klassieke als relativistische mechanica.

En dan heb je ook nog die relativistische aberratie. Waardoor dat als de straling loodrecht op de vloer staat, ze niet loodrecht staat op de bewegende massa uit de de opgave.

Ok, wél loodrecht op de vloer. Ja, dan speelt de lichtaberratie (vanwege het PR effect) een veel grotere rol. En zal de vertraging of afremming veel groter zijn. Factor van ca. 1000.

(Verdorie bijna 4 uur snachts met een gedachte-experiment bezig.)

[HansH]

Nee dus, alleen massatoename door energieabsorptie leidt niet tot vertraging in een inertiaalstelsel. Er is een kracht vereist.

In een inertiaalstelsel geldt: als er geen kracht werkt, dan blijft de snelheid van een object constant, ongeacht veranderingen in massa. Dit is fundamenteel in zowel de klassieke als relativistische mechanica.

Daarom had ik in mijn zonnezeil experiment laten zien dat ondanks dat de straling loodrecht invalt, je toch een component krijgt in de bewegingsrichting vanwege het feit dat door relativiteit het licht bij een bewegende massa dan meer van voren komt. dat kon je simpel uitrekenen als functie van v/c. volgens mij was je daarmee accoord en vond het toen een mooie verklaring. en de berekening gaf ook precies de impuls die er bij de massa bij kwam dus ondersteunde daarmee precies behoud van impuls.

[Professor Puntje]

De stappen in mijn bewijs bestaan uit rekenregels voor optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen, breuken, machten, wortels, etc. Plus wat elementaire wetmatigheden uit de relativiteitstheorie. Zulke stappen van toelichtingen voorzien zou het verhaal nog veel langer maken, en volstrekt onleesbaar. Ook zou ik niet weten hoe het korter kan (zonder de denkstappen onnavolgbaar te maken), anders had ik dat wel gedaan. Ik sluit niet uit dat ik fouten gemaakt heb, maar ik ben zo zorgvuldig mogelijk te werk gegaan. Dus is het nu aan anderen om eventuele fouten aan te wijzen.

Waarom een vertraging op fysische gronden te verwachten is heeft wnvl1 al uitgelegd, dus ik zie ook niets verdachts in mijn berekende uitkomst.

[Professor Puntje]

Nee dus, alleen massatoename door energieabsorptie leidt niet tot vertraging in een inertiaalstelsel. Er is een kracht vereist.

In een inertiaalstelsel geldt: als er geen kracht werkt, dan blijft de snelheid van een object constant, ongeacht veranderingen in massa. Dit is fundamenteel in zowel de klassieke als relativistische mechanica.

Daarom had ik in mijn zonnezeil experiment laten zien dat ondanks dat de straling loodrecht invalt, je toch een component krijgt in de bewegingsrichting vanwege het feit dat door relativiteit het licht bij een bewegende massa dan meer van voren komt. dat kon je simpel uitrekenen als functie van v/c. volgens mij was je daarmee accoord en vond het toen een mooie verklaring. en de berekening gaf ook precies de impuls die er bij de massa bij kwam dus ondersteunde daarmee precies behoud van impuls.

Dat bevestigt nog weer dat je iets anders hebt uitgerekend dan er in de opgave gevraagd is. De lichtimpuls wordt niet door de massa opgenomen, maar doorgegeven aan de ondergrond. Niet vreemd dus dat je een andere uitkomst vindt dan ik.

[HansH]

Dat bevestigt nog weer dat je iets anders hebt uitgerekend dan er in de opgave gevraagd is. De lichtimpuls wordt niet door de massa opgenomen, maar doorgegeven aan de ondergrond. Niet vreemd dus dat je een andere uitkomst vindt dan ik.

in het gedachten experiment wordt alle energie opgenomen en omgezet in elektriciteit. je kunt ook een meer realistisch gedachtenexperiment nemen waarbij bv 10% wordt opgenomen en omgezet in elektriciteit, 40% opgeslagen als opwarming van de massa en 60% terug uitgestraalt. resultaat is dat je dan voor de berekening 10 x zoveel vermogen moet instralen en je het jezelf onnosig moeilijk maakt ebn uiteindelijk tich weer op hetzelfde eindresultaat komt.

jou conclusie dat ik iets anders doe en daardoor tot een andere uitkomst kom dan jij is te kort door de bocht en een voordeeld van redeneren naar het gewenste eindresultaat. (namelijk dat jouw oplossing het goede resultaat geeft)

[Professor Puntje]

Onzin! Als je andere gevallen wilt uitrekenen of het ook hier weer opnieuw over je eigen "vinding" wilt hebben zit je hier in het verkeerde topic. Zo eenvoudig is het. Dit topic heb ik niet voor niets afgesplitst. Kennelijk mis je het fatsoen om anderen hun eigen topic en onderzoek te gunnen. Kortom: je bent weer eens aan het spammen.

[HansH]

Onzin! Als je andere gevallen wilt uitrekenen of het ook hier weer opnieuw over je eigen "vinding" wilt hebben zit je hier in het verkeerde topic. Zo eenvoudig is het. Dit topic heb ik niet voor niets afgesplitst. Kennelijk mis je het fatsoen om anderen hun eigen topic en onderzoek te gunnen. Kortom: je bent weer eens aan het spammen.

afsplitsen van een topic heeft niets te maken met logisch nadenken redeneren en je resultaten reviewen en vergelijken met soortgelijke berekeningen en resutaten. dus als jouw resultaat anders is dan met andere methodes berekend, terwijl daat wel hetzelfde uit had moeten komen dan is de eerste actie om het verschil te snappen. helaas lukt mij dat niet omdat ik jouw stappen niet gioed kan volgen vanwege de ontbrekende documentatie ervan. (dat had ik al erder aangegeven)

[Gast]

Dat bevestigt nog weer dat je iets anders hebt uitgerekend dan er in de opgave gevraagd is. De lichtimpuls wordt niet door de massa opgenomen, maar doorgegeven aan de ondergrond. Niet vreemd dus dat je een andere uitkomst vindt dan ik.

Zonder wrijving kan er niets doorgegeven worden aan de vloer, geen impuls- of energiedissipatie naar de vloer.


Ik maakte hierboven wel ook even een bizarre denkfout, vanalles door mekaar te halen en overdenken. (Geen wonder dat er een of eigenlijk twee artikel bestaan over misvattingen over het Poynting–Robertson effect.)

Maar voor eventuele lezers, het treedt alleen op bij straling loodrecht op de bewegingsrichting.

[vijv]

Allen,

Ik zie niet in wat het Poynting-Robertson effect te maken heeft met deze oefening. Dit effect heeft toch maar impact op de draai-impuls van het voorwerp?

Volgens mij zou het de discussie ten goede komen als we eerst het probleem wat vereenvoudigen. Dit is de externe straling weglaten en kijken wat de beweging (vertragen, gelijk, of versnellen ) is van een snel bewegend object dat op een bepaald ogenblik een bepaalde temperatuur heeft en dan afkoelt.

[HansH]

Volgens mij zou het de discussie ten goede komen als we eerst het probleem wat vereenvoudigen. Dit is de externe straling weglaten en kijken wat de beweging (vertragen, gelijk, of versnellen ) is van een snel bewegend object dat op een bepaald ogenblik een bepaalde temperatuur heeft en dan afkoelt.

dat lijkt me een goed plan. afstralen tgv temperatuur is immers ook heel interessant om te snappen of dat nog iets kan doen met impuls op de een of andere manier.afstralen en invangen van straling zijn 2 effecten die je dus afzonderlijk kunt bekijken en daarna mag optellen neem ik aan.

[HansH]

voor afstralen zou ik denken dat je daarmee nooit een netto kracht kunt maken, immers die straling gaat evenredig alle kanten op in het referentieframe van de stralende massa. vanuit een andere referentiefram zou ik denken dat je wel een netto impuls ziet ontstaan omdat de temperatuur van de straling dan anders wordt in verschillende richtingen.

[wnvl1]

Volgens mij zou het de discussie ten goede komen als we eerst het probleem wat vereenvoudigen. Dit is de externe straling weglaten en kijken wat de beweging (vertragen, gelijk, of versnellen ) is van een snel bewegend object dat op een bepaald ogenblik een bepaalde temperatuur heeft en dan afkoelt.

Interessant probleem. Misschien best starten op basis van één topic per probleem.

[wnvl1]

opgavestraling 283 keer bekeken

Om de initiële opgave toch nog wat te verduidelijken. Er zijn twee gevallen.

A. De gele straling staat loodrecht op de vloer bekeken vanuit de vloer. In dat geval krijgt de rode massa in haar frame, tegenwerkende impuls van de gele straling en is er duidelijk afremming.

B. De gele straling staat loodrecht op de rode massa in het frame van de rode massa. De massa van het rode frame gaat toenemen, maar in het rode frame staat de rode massa stil, dus geen snelheidsverandering.

Klopt het zo?