فضاي مشبك ، الكتروگراويتي و نيروهاي پيشران و اسپين در فضا
فضاي مشبك ، الكتروگراويتي و نيروهاي پيشران و اسپين در فضا چكيده :
هنگامي كه خازني با الكترودهاي نامتقارن با ولتاژ بسيار بالا شارژ شود ، يك نيروي پيشران غير عادي به سمت الكترود كوچكتر ظاهر ميشود . اين پديده كه به اثر بيفلد - براون مشهور است اساس كار بسياري از پرنده‌هاي امروزي را تشكيل ميدهد . بهترين ركورد منتشر شده براي پرواز اين نوع پرنده‌ها 2.4 متر از [سطح زمين] اعلام شده است . با اين حال هنوز توجيه فيزيكي قابل قبولي براي اين اثر شناخته نشده است .
اينك در اين قسمت سعي مي‌كنيم كه اين پديده شگفت انگيز و همچنين اسپين ذرات باردار در فضا را توجيه كنيم :
همانطور كه ميدانيم اولين نيرو و يا انرژي مهار شده توسط بشر، انرژي و نيروي باد بود كه بوسيله بادبانها جهت پيش راندن كشتي‌ها استفاده شد . نكته جالب توجه اينكه لازم نبود كه حتما مسير حركت كشتي در امتداد مسير وزش باد قرار مي‌گرفت ، بلكه اين دو مي‌توانستند زاويه‌اي مابين 0 الي 90 درجه داشته باشند . ملوانان با مشاهده تغيير جهت وزش باد ، زاويه بادبانها را تغيير داده و به مسير خود ادامه مي‌دادند و اگر اين زاويه بيشتر از 90 درجه و يا مخالف جهت حركت كشتي مي‌شد ، آنها مجبور بودند بادبانها را پايين كشيده و منتظر تغيير جهت وزش باد بمانند ، حتي اگر اين وضعيت روزها و ماه‌ها به طول مي‌كشيد ، به هر حال چاره‌اي نداشتند جز صبر و انتظار .
در رسم فوق خطوط و فلش سبز رنگ مسير وزش باد ، پاره خط قرمز رنگ زاويه بادبان و همچنين خطوط و فلش آبي رنگ مسير و جهت حركت كشتي را نشان ميدهد . به اين نيرو ، نيروي پيشران كشتي در آب گفته ميشود . با توجه به اين مسئله ميتوانيم پديده الكتروگراويتي و اسپين ذرات باردار را توجيه كنيم .
ما ميتوانيم چنين تصور كنيم كه فضا ساختار مشبكي دارد كه از مكعب‌هاي بسيار كوچكي تشكيل شده است كه هندسه آن كاملا اقليدسي ميباشد ، به اشكال زير توجه نماييد :
همانطور كه مشخص است خطوط به موازات محورهاي x , y , z در فضا امتداد يافته و فضاي مشبكي را تشكيل مي‌دهند . اينك اگر در فضا يك ميدان الكتريكي يكنواخت برقرار شود همانند شكل زير :
هيچ برهمكنشي مابين اين ميدان الكتريكي و فضاي مشبك بوجود نمي‌آيد . اما اگر در فضا يك ميدان الكتريكي غير يكنواخت با چگالي متفاوت پديدار شود همانند اشكال زير :
خطوط سياه رنگ بيانگر خطوط فضاي مشبك و خطوط آبي رنگ بيانگر خطوط ميدان الكتريكي ميباشد .
اينك وضعيت يك ذره يا گوي باردار در فضاي مشبك را برسي مي‌كنيم :
همانطور كه مشخص است با نزديك شدن به مركز گوي يا ذره باردار به ميزان تراكم ( چگالي ) ميدان الكتريكي افزوده ميشود ،
چون محیط کره کوچکتر میشود به طور مثال دایره فرضی قرمز رنگ نقش الکترود کوچکتر را دارد و همچنین دایره آبی رنگ نقش الکترود بزرگتر را بازی می کند . پس نيروي پيشراني از محيط پيرامون به طرف مركز جرم ( گرانيگاه ، مركز ثقل ) وارد ميشود كه برآيند اين نيروها در كل صفر ميشود و ذره يا گوي در فضا بدون حركت مي‌ماند ، ولي تراكم يا چگالي ميدان الكتريكي در مركز اين ذره يا گوي بشدت افزايش مي‌يابد و ميبايست خنثي شود تا ذره يا گوي به پايداري الكتريكي برسد . براي اين منظور ذره و يا گوي چاره‌اي ندارد جز دوران يا چرخش حول مركز خود تا ميدان الكتريكي آن از حالت خطي به اسپيرال لگاريتمي و يا دايره‌اي و بسته تغيير شكل دهد ، يعني اشكال زير :
مشاهدات ما اين پديده را ثابت مي كند . به طور مثال زماني كه آب درون ظرف شويي به علت نيروي جاذبه براي خروج و دفع پس آب به طرف سيفون حركت مي كند ، با چرخش به صورت گردابي كوچك در مي آيد كه همان شكل مارپيچ فيبوناچي را دارد . ميدان الكتريكي به خود ذره حامل آن نيز نيرو وارد مي كند كه اصطلاحا به اين حالت ( دوران ، چرخش يا سرعت زاويه‌اي ) ذره باردار ، اسپين گفته ميشود . اين سرعت زاويه‌اي ميبايست نيروي پيشران در فضا را نيز خنثي كند .
اينك ما اين وضعيت را براي ذره بارداري همچون الكترون برسي مي‌كنيم :
ابتدا بايد بدانيم كه انرژي جنبشي دوراني چيست ؟
جسم صلبي را در نظر بگيريد كه با سرعت زاويه‌اي ω حول محوري كه نسبت به يك چهارچوب لخت خاص ثابت است ، می‌چرخد . هر ذره اين جسم در حال دوران ، مقدار معيني انرژي جنبشي دارد . چون تعداد اين ذرات در جسم صلب زياد است ، لذا كميتي به نام لختي دوراني تعريف میشود . لختي دوراني به صورت مجموع جملاتي تعريف ميشود كه هر جمله با حاصل ضرب جرم يك ذره از جسم صلب در مجذور فاصله عمودي ذره از محور دوران برابر است . بنابراين انرژي جنبشي دوراني جسم صلب كه بخاطر دوران حاصل میشود ، برابر است با نصف حاصل ضرب لختي دوراني جسم صلب در مجذور سرعت زاويه‌اي . در حقيقت انرژي جنبشي دوراني الكترون ، حاصل نيروي پيشران وارد بر الكترون است ، يعني همان نيروي الكتروگراويتي وارد بر الكترون .
k=½Iω²
كه k انرژي جنبشي دوراني ، I ممان اينرسي جسم دوار و ω سرعت زاويه‌اي ايندوران است . براي درك اين انرژي يا نيرو فرض مي‌كنيم كه ميدان الكتريكي پيرامون الكترون ، تقارن خود را براي مدتي از دست داده و تمام انرژي جنبشي دوراني آن تبديل به انرژي جنبشي انتقالي شود كه در اين وضعيت الكترون شتاب گرفته و سرعت آن اينچنين بدست مي‌آيد :
Kω انرژي جنبشي دوراني الكترون ، I لختي دورانييا ممان اينرسي الكترون ، ωسرعت زاويه‌اي الكترون ، Kv انرژي جنبشي انتقالي الكترون ، m جرم الكترون معادل 9.109534X10-31 كيلو گرم و v سرعت خطي ( انتقالي ) الكترون ميباشد .
بشقاب پرنده‌ها توان توليد ميدان الكتريكي بسيار قوي ، پيرامون خود را دارند كه با تغيير در چگالي آن ميتوانند به نيروي بسيار زيادي از نوع الكتروگراويتي دست يابند كه اين نيرو ميتواند بي‌وزني و شتاب بسيار زيادي به آنها بدهد .
اینك میتوانیم توجیهی برای حركت وضعی سیارات و .... ارایه كنیم :
همانطور كه میدانیم شدت میدان گرانشی یا همان g با جرم سیاره رابطه مستقیم ولی با مجذور فاصله رابطه عكس دارد یعنی :
پس میتوان نتیجه گرفت كه میدان گرانشی هم میتواند مثل میدان الكتریكی رفتار كرده و به مركز جرم سیاره نیرو وارد كند و این نیروی وارده با جرم سیاره رابطه مستقیم ولی با مجذور شعاع سیاره رابطه عكس خواهد داشت و ثابت تناسب یك ثابت جدید به نام ثابت حركت وضعی سیاره (S) خواهد بود یعنی :
اینك سعی می كنیم كه مقدار این ثابت جدید را اندازه گیری كنیم . جدول زیر رقم بدست آمده برای سیارات منظومه شمسی را نشان می دهد :
|
مقدار بدست آمده برای ثابت S |
نام سیاره و یا قمر |
 |
پلوتو |
 |
زهره |
 |
ماه |
 |
عطارد |
 |
مریخ |
 |
زمین |
 |
اورانوس |
 |
نپتون |
 |
زحل |
 |
مشتری |
همانطور كه مشخص است مقادیر فوق متغیر است و نمی توان از آنها به عنوان یك ثابت در فرمول فوق استفاده كرد ولی آنچكه مسلم است اینكه متوسط چگالي و توزيع آن در سیارات و اقمار منظومه شمسی یكسان نبوده و بعضی از آنها در مجموعه سیارات خاكی و بعضی از آنها مشتری گون هستند و نكته جالب توجه اینكه ، مقادیر بدست آمده در بعضی سیارات و ماه خیلی به هم نزدیك است كه دلیل این پدیده میتواند نزدیكی ساختار فیزیكی سیارت و اقمار به یكدیگر باشد و حدس ما درست بوده و پارامترهای دیگری نیز برای محاسبه حركت وضعی سیارات و اقمار وجود دارد كه اگر در معادله فوق لحاظ شوند ، ثابت S بدست آمده و میتوانیم حركت وضعی اجرام سماوی را بدقت محاسبه كنیم .
مطالب مشابه :
مقارنه ماه و مشتری
در آسمان بالای افق شرقی هلال ماه و سیاره نوارنی مشتری را در کنار یکدیگر قابل رویت
مریخ، زهره، عطارد و مشتری به ملاقات یکدیگر می‌روند
مریخ، زهره، عطارد و مشتری به زیبا از تقارن چهار سیاره مشتری ماه به مجموع این
زلزله و جزر و مد !
تقارن ماه و مشتری; خورشید ماه و دیگر سیارگان می توانند نقاطی از زمین را که دارای گرایش
استون هنج
تقارن ماه و مشتری; وکرانه های طلوع و غروب ماه را نیز نشان می دهد؛ و از این رو می توان آن
بارش برساووشی
تقارن ماه و مشتری; مایاها 3 . نجوم و فیزیک. بارش
مصر 2 -پایان
تقارن ماه و مشتری; آثار تاریخی عظیم و با دوامی که مصریان از مشاهدات و رصدهای خود در حوزه ی
سیاره‌ها و صورت‌های فلکی در شعر فارسی
ها و تقارن آنان با ماه و شفق گویی ز و پدر مشتری و مریخ و نپتون
رقص شش ضلعی ها در زمستان
گفتگوی خواندنی با مهندس ایرانی ناسا/ بزودی به مشتری و یخ،ماه ها و هم تقارن
فضاي مشبك ، الكتروگراويتي و نيروهاي پيشران و اسپين در فضا
روزها و ماه‌ها تقارن خود را خاكی و بعضی از آنها مشتری گون
برچسب :
تقارن مشتری و ماه