Вулло Леонид Иосифович : другие произведения.

Энергетические вопросы Ото

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:


 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Рассматриваются доступные для понимания ответы на вопросы по энергетике ОТО

   Энергетические вопросы по общей теории относительности
  Даже современные школьники легко решают задачки по энергетике движения пробной массы в гравитационном поле, исходя из понятий ньютоновской механики и свойственных ей представлений о сохранении энергии, свободно оперируя представлениями о переходе потенциальной энергии в кинетическую.
  Наиболее смышлёные из них на форумах задают знатокам вопрос типа "почему яблоко падает на землю", ответ на который приводит знатоков ОТО в явное смущение...Оно и понятно, поскольку школьник желает получить от них простой ответ не в рамках ньютоновской механики, а в рамках ОТО!
  Самый простой ответ был бы в понятиях сохранения энергии, хорошо знакомых смышлёному школьнику, но уже без школьных представлений о переходе потенциальной энергии в кинетическую энергию и ньютоновского закона всемирного тяготения, по возможности, без особых прегрешений против ОТО.
  Попытаемся это сделать здесь и сейчас.
  Для начала нам придётся исходить из того, что гравитационное поле не оказывает энергетического влияния на динамику ускоренного падения яблока на землю, которое в рамках ОТО в неэвклидовом пространстве реального мира происходит по инерции.
  Энергетическое влияние могут оказать сторонние силы при медленном поднятии или опускании яблока на землю без ускорения, но об этом мы поговорим несколько позже.
  В рамках СТО было введено понятие об энергии покоя массы. По сути это её потенциальная полная аннигиляционная энергия, энергетический эквивалент массы покоя. Он рассчитывается как произведение массы на коэффициент пересчёта массы в энергию. В рамках СТО - это просто квадрат эталонированной скорости света.
  В рамках ОТО принято различать физическую и координатную скорость света, которая всегда меньше физической и уже не является мировой константой уже потому, что зависит от гравитации.
  Но вернёмся пока к вопросу о динамике ускоренного свободного падения яблока на землю. Поскольку оно происходит без энергетического влияния сторонних сил и гравитации, то энергетика свободного ускоренного падения этого яблока должна рассматриваться с позиции сохранения введённого в СТО понятия массы покоя (полной аннигиляционной энергии этой массы).
  При этом можно использовать известное школьнику представление СТО о зависимости массы от скорости, ныне уже не используемое в серьёзной научной, литературе, но вполне дееспособное во многих случаях, и утверждать, что по мере роста релятивистской массы соответственно уменьшается коэффициент пересчёта этой массы в энергию, а аннигиляционная энергия при этом сохраняется неизменной.
  А о том, что коэффициентом пересчёта массы в энергию является зависящий от гравитации квадрат координатной скорости света, а вовсе не мировая константа физической скорости света, пока можно школьнику не говорить...
  Далее. При вмешательстве сторонних сил в процесс медленного неускоренного подъёма гири в гравитационном поле (или в процесс такого же опускания её на землю) говорить о сохранении аннигиляционной энергии массы гири уже не приходится, поскольку сторонние силы влияют на неё.
  К вопросу смышлёного школьника эта ситуация уже не относится, но есть смысл её рассмотреть в связи с таким эффектом ОТО, как гравитационное смещение спектра излучения и гравитационное замедление времени. Ведь и об этом смышлёный школьник тоже может спросить...
  Дело в том, что термин "энергия массы покоя", прижившийся в рамках СТО, не подходит для использования в рамках ОТО, поскольку энергия покоящейся массы зависит от гравитации и может быть весьма различна.
  Сторонние силы, медленно опустившие гирю на поверхность земли, уже откачали часть энергии из всей её массы. При этом её "энергия покоя" стала заметно меньше. В случае свободного падения сторонних сил нет, а релятивистская энергии просто рассеивается при ударе с тем же эффектом.
  Это влечёт за собой соответствующие изменения частоты, энергии и периода излучения, что отображается в термине "гравитационное замедление времени" в рамках терминологии ОТО.
  Разумеется, все эти изменения математически прописаны в рамках ОТО, но для доступного объяснения школьнику они не годятся.
   ***
  Аналогичные соображения справедливы и при рассмотрении эффектов СТО, поскольку гравитация не вносит энергетический вклад в ранее рассмотренные процессы, происходящие под влиянием лишь сторонних сил. Возможны лишь некоторые различия в конкретных деталях. Впрочем, это уже тема для отдельного подробного разговора.
  
  
  
 Ваша оценка:

Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"