Служба поддержки+7 (496) 255-40-00
IForum (Открыто временно, в тестовом режиме, не поддерживается.)

   RSS
Задачка для 1-го класса, (тема для умных докторов наук и одного одаренного кандидата)
 
Долго думал, этично ли для высокоученых сетевиков наукограда предлагать такое, но все же решил рискнуть, надеясь что не очень на меня обидятся. Итак, задача.
 
На книжной полке стоит собрание сочинений А.С. Пушкина. Тома располагаются слева направо (в порядке номеров) и стоят вплотную, без зазоров. Все тома с точки зрения геометрии идентичны - состоят из картонных обложек толщиной 2 мм и бумажных страниц общей толщиной 20 мм (ну и переплета). На эти тома напал книжный червь (говорят есть такие, хотя сам встречал только иносказательных), который прогрыз часть книг, начиная с первой страницы 1-го тома и кончая последней 2-го тома. Червь двигался перпендикулярно плоскостям страниц и обложек без зигзагов. Вопрос. Сколько миллиметров он прогрыз?
 
Кто смелый?

Задачка про числа
Скрытый текст

Страницы: Пред. 1 ... 135 136 137 138 139 ... 316 След.
Ответы
 
Итак, между формулами 13.24 и 13.25 присутствует один из самых сокровенных абзацев рассматриваемого вопроса:
"Отрицательные заряды в системе S' покоятся, поэтому их плотность в этой системе есть «плотность покоя» rо".

На следующем рисунке изображен проводник с током, где кружочки - это электроны, а квадратики - ионы.



Первый вид А показывает проводник в системе S - длина проводника исходная.
Второй вид Б показывает проводник в системе S' - длина проводника уменьшилась за счет релятивистского сжатия.
Третий вид В показывает проводник в системе S' с учетом постулата Фейнмана, приведенного выше.

Это его утверждение одновременно и истинно и ложно. Оно истинно, так как плотность отрицательных зарядов на единицу сжавшейся длины сохраняется. И ложное, так как он имеет в виду исходную длину.
НЕ МОГУТ ЭЛЕКТРОНЫ ВЫПРЫГНУТЬ ИЗ ПРОВОДА ИЗ-ЗА ПЕРЕХОДА В ДРУГУЮ СИСТЕМУ ОТСЧЕТА.
Да, они неподвижны относительно внешнего заряда, но они сжались внутри проводника так же, как и сам проводник. Не может преобразование СО привести к таким разрывам материальных свойств, как мгновенное вылетание части зарядов вон из провода.
 
Цитата
кто-то написал:
с учетом постулата Фейнмана,
Это не постулат ,(т.е. утверждение , принимаемое без доказательств) , а строгий вывод преобразования уравнений Максвелла в различные системы отсчета. И долго вы будете продолжать этот цирк? Вам выложили доказательство .
 
Цитата
Александр Ильич написал:
Это не постулат ,(т.е. утверждение , принимаемое без доказательств) , а строгий вывод преобразования уравнений Максвелла в различные системы отсчета.
Это неверно. К сожалению, вы не видите. что из чего выводится. Досадно. Именно это утверждение базовое, от него Фейнман и отталкивается при дальнейшем выводе своих формул. Весь вывод строится на базе этого утверждения, оно первично.

Но!
Из утверждения
"Отрицательные заряды в системе S' покоятся"
не следует
"поэтому их плотность в этой системе есть «плотность покоя» rо".

Если вы не умеете объяснить:
1) куда делись электроны из проводника? (при фейнмановском расчете увеличения плотности ионов)
2) как электрически нейтральный провод вдруг стал заряженным? (хотя именно постулат Фейнмана гласил, что проводник был и остается электронейтральным)
- не объясняйте.

Если вы не умеете (как умел Фейнман) на пальцах показать такую простую вещь, я не настаиваю. Тензорами и 4-векторами и дурак махать может. А вот объяснить - нет, не может.
Изменено: кто-то - 03.02.2019 22:44:28
 
Ну и процитирую точно фразу из "первой ошибки Фейнмана", чтобы опять свести все наши "фантазии" воедино:
"Но в си­стеме S' магнитной силы на частицу быть не может, потому что скорость частицы равна нулю".

Еще раз напомню, что это утверждение в общем случае неверно. Он верно только в частном (предельно частном!) случае, когда магнитное поле неподвижно, или при его движении вдоль заряд не пересекает магнитные линии (движение идет вдоль них). В нашем случае в системе отсчета S' магнитные линии (ионов проводника) движутся не вдоль, а поперек стоящего внешнего заряда.

Полный эпик-фейл.
 
Цитата
кто-то написал:
Тензорами и 4-векторами и дурак махать может. А вот объяснить - нет, не может.
Но вы же не можете?  Не существует отдельно плотности тока и плотности заряда , они составляют единый 4-вектор, и в зависимости от выбранной системы отсчета поворачиваются к нам разными сторонами. Уменьшилась плотность тока  - увеличилась плотность заряда. Так же и с соответствующими компонентами электромагнитного поля - магнитным и электрическим полями. Это уравнения Максвелла , если вы не узнали.
Цитата
кто-то написал:
Если вы не умеете (как умел Фейнман) на пальцах объяснить такую простую вещь, я не настаиваю.
Еще бы вы настаивали. Конечно , не умею , как Фейнман. У меня нет мании величия, как у вас . А дело имею как с умными людьми , так и с упрямыми ......
 
Повторюсь:
Однажды Пол Дирак делал доклад о современном состоянии квантовой
механики. Окончив доклад, он спросил: "Вопросы есть?" Один из
присутствующих сказал: "Я не понимаю, как вы получили это выражение".
Дирак ответил: "Это утверждение, а не вопрос. Вопросы есть?"
 
Попка-Дирак.
 
Цитата
кто-то написал:
"Но в си­стеме S' магнитной силы на частицу быть не может, потому что скорость частицы равна нулю".

Еще раз напомню, что это утверждение в общем случае неверно. Он верно только в частном (предельно частном!) случае, когда магнитное поле неподвижно, или при его движении вдоль заряд не пересекает магнитные линии (движение идет вдоль них). В нашем случае в системе отсчета S' магнитные линии (ионов проводника) движутся не вдоль, а поперек стоящего внешнего заряда.
Ненадолго отвлекусь на тебя. Какой смысл ты вкладываешь в подчеркнутое место? Что ты понимаешь под движением магнитного поля? Напомню, что движением называется изменение положения. Например, когда говорят о точечной частице, то, если в момент времени t1 она находилась в точке х, а в момент времени t2 - в другой точке у, то, говорят, что точка движется. Если она осталась в той же точке х, то - покоится. Но обязательно надо понимать, что речь идет о конкретной системе отсчета.
 
Александр Ильич,
Я не понял, зачем Вы дали мне ссылку на Угарова? Что у него нового, по сравнению с Фейнманом? Ни на один пока непонятный мне вопрос я ответа оттуда не получил. Я хорошо понимаю, что скорее всего, с огромной вероятностью, классики не ошибались. И где-то неверно в рассуждениях у меня. И мне хотелось бы разобраться. Еще раз сформулирую мои непонимания.

1. Во всех учебниках содержатся формулы перерасчета полей при переходе от одной ИС к другой. Везде они одинаковы. Везде также содержится утверждение, что для вакуума существуют 2 инварианта. Один из них: E^2-H^2.  Если взять эти формулы и тупо подставить для нашей ситуации значения Е и Н в одной системе и пересчитать их в другую, то инвариант не сохраняется. Особенно наглядно это видно для случая, когда один из векторов, например, Е, равен 0 в исходной ИС. По этим формулам при переходе в другую систему поле E' появится, а H' не изменится. Конкретно в этой задаче в исходной ИС электрическое поле, как утверждает автор, равно 0. По формулам перерасчета это приводит к тому, что магнитное поле не должно меняться и в системе неподвижного электрона. А оно, как легко убедиться, у Фейнмана меняется.

2. Кроме того, результат получается разный, если в новую ИС переходить прямо или через промежуточную ИС. Нет коммутативности, а, следовательно и однозначности в определении полей в разных ИС.

3. Убрал.

4. Приведенный позднее мной пример двух параллельно летящих электронов показывает, что лоренцевское сокращение в этом случае, который, во многом похож на фейнмановский, не имеет место, а парадокс остается. Я привел доводы, в чем неправильность рассуждений при вычислении электрического поля статическим образом, но не уверен, что расчет с использованием потенциалов Лиенара-Вихерта разрешит парадокс. Если разрешит, тем более непонятно, почему при фейнмановской задаче можно считать поле статическим образом.

P.S. Мои вопросы, скорее всего, риторические. Для того, чтобы на них ответить, похоже, требуется более глубокое понимание электродинамики, чем то, которое имеется у сетевиков. Если разберусь сам - сообщу.
Изменено: Gierus - 04.02.2019 14:13:03
 
Убрал.
Изменено: Gierus - 04.02.2019 14:14:00
 
Цитата
Gierus написал:
Какой смысл ты вкладываешь в подчеркнутое место? Что ты понимаешь под движением магнитного поля?
Только его движение относительно тестового заряда.

Цитата
Gierus написал:
По поводу 3 вопроса. Кажется понял, в чем дело. Как я и писал, похоже, действительно дело объясняется тем, что мы забыли про батарею, которая создает ток в проводе.
Если рассматривать не модельную ситуацию, а реальную (которая только и может вывести пройдох на чистую воду), то надо добавить и второй провод, по которому ток к батарее течет в обратную сторону. Возможно, это поможет уяснению сути происходящего.
 
Цитата
кто-то написал:
Только его движение относительно тестового заряда.
Кого его? У нас есть только приборы, которыми мы можем мерить магнитное поле в разных точках. Если поле в разных точках во времени не меняется, как ты определяешь, движется оно или нет? Подчеркну - в физике можно говорить только о том, что можно измерить. Хотя бы, принципиально.
 
Цитата
кто-то написал:
то надо добавить и второй провод, по которому ток к батарее течет в обратную сторону
Ес-но это я и имел в виду, называя всю совокупность провода и батареи просто словом батарея. Так что пропадание электронейтральности, похоже - не проблема.
Изменено: Gierus - 04.02.2019 11:37:17
 
Gierus, согласен, это меня постоянно смущает.
Значит, во всех тех случаях проверки принципа относительности, когда движение заряда (или контура) в магнитном поле заменяют на такое же обратное движение магнитного поля относительно заряда (или контура) действует не движущееся магнитное поле на заряд (или контур), а какие-то релятивистские эффекты?
 
Цитата
Gierus написал:
Если взять эти формулы и тупо подставить для нашей ситуации значения Е и Н в одной системе и пересчитать их в другую, то инвариант не сохраняется. Особенно наглядно это видно для случая, когда один из векторов, например, Е, равен 0 в исходной ИС. По этим формулам при переходе в другую систему поле E' появится, а H' не изменится. Конкретно в этой задаче в исходной ИС электрическое поле, как утверждает автор, равно 0. По формулам перерасчета это приводит к тому, что магнитное поле не должно меняться и в системе неподвижного электрона. А оно, как легко убедиться, у Фейнмана меняется.
В этом нет ничего страшного. Вот цитата из учебного пособия Малышева Л.Г., Повзнера А.А. "Избранные главы курса физики. Электромагнетизм", с.126:

В соответствии с первым постулатом специальной теории
относительности уравнения Максвелла должны быть инвариантны
относительно преобразований Лоренца. При этом одно и то же
электромагнитное поле по-разному проявляет себя в разных инерциальных
системах отсчёта, движущихся друг относительно друга. Наглядным
подтверждением этого является пример взаимодействия проводника с током и
точечного заряда. Так, выбором ИСО такое взаимодействие можно
представить, как только магнитное либо как только электрическое, либо как
единое электромагнитное взаимодействие.


Более того, в этой книжечке про тот же самый фейнмановский пример написано уже со всей определенностью:

Проводник является электронейтральным, т.е. сумма объёмных плотностей
зарядов положительных ионов (+) и свободных электронов (-) равна нулю.
Перейдём теперь в ИСО К’, в которой заряд Q будет неподвижным, а
проводник вместе с положительными ионами будет двигаться со скоростью V.
Магнитное поле тока на неподвижный заряд Q не действует, так как сила
Лоренца будет равна нулю (Fл=0). Но в связи с тем, что проводник перестаёт
быть электронейтральным (его заряд будет положительным)
, на заряд Q будет
действовать кулоновская сила отталкивания со стороны проводника и
электромагнитное взаимодействие будет представлено в такой ИСО как только
электрическое взаимодействие.

(там внешний заряд положительный)
 
кто-то,
Нет, не так. Нет никакого движения поля. Есть движение системы координат относительно других систем координат. Эти системы могут быть к чему-либо привязаны. Например, к проводу или к электроны. Но понятием движущегося поля в таких случаях лучше не пользоваться. Оно применимо при излучении, когда поле меняется во времени так, что его конфигурация мало меняется при сдвиге. Но со статическими полями это понятие неприменимо. На то они и статические. Я не говорю здесь про случай, если двигаться поперек провода. Тогда поле перестанет быть стационарным. Но все равно, про движение полей лучше не говорить без нужды.
 
Цитата
кто-то написал:
В этом нет ничего страшного.
Извини, но ты вопроса не понял, а отвечаешь на совсем другой, ответ на который и так понятен.
 
Ну, пусть, предположим, так. Но ведь в постоянном магните нет никаких токов? Или они появляются, когда этот магнит начинает двигаться? Что-то я про это и не слышал...

Можно предложить такой эксперимент . Пусть мы имеем магнитный зазор (магнит очень длинный в сторону от нас):



Вдоль него, в направлении от нас движется электрон. Его можно даже расположить слегка левее среза магнита, чтобы поле было изогнуто ровно так же, как и от проводника с током. Итак электрон летит и из-за силы Лоренца отклоняется. Теперь фиксируем электрон (вместо него - наэлектризованный пенопластовый шарик) и двигаем в сторону к нам магнит. Будет ли отклоняться теперь этот заряженный шарик? По утверждению Фейнмана - нет (заряд неподвижен). По утверждению Геруса - тоже нет (замеры поля в месте заряженного шарика дают всё время одну и ту же величину и направление магнитного поля). По принципу относительности - да! Ибо всё равно что относительно чего двигать.

Что же будет на самом деле? И как это можно объяснить?
 
И эти самые Малышев Л.Г., Повзнер А.А. гораздо откровеннее пишут, из-за чего электрически нейтральный проводник стал положительно заряженным (с.126-127):

Проводник является электронейтральным, т.е. сумма объёмных плотностей
зарядов положительных ионов (ρ+) и свободных электронов (ρ-) равна нулю.

ρ+ + ρ- = 0; ρ+ = q+/Sl+;  ρ- = q-/Sl-

где S – площадь поперечного сечения проводника; l+ и l- - (l - это английские эль) длины отрезков
проводника для положительных и отрицательных зарядов.

На заряд Q в ИСО К со стороны магнитного поля тока будет действовать сила
Лоренца (рис. 4.28,а), электрического взаимодействия между ними нет.
Перейдём теперь в ИСО К’, в которой заряд Q будет неподвижным, а
проводник вместе с положительными ионами будет двигаться со скоростью V.
Магнитное поле тока на неподвижный заряд Q не действует, так как сила
Лоренца будет равна нулю (Fл=0). Но в связи с тем, что проводник перестаёт
быть электронейтральным (его заряд будет положительным), на заряд Q будет
действовать кулоновская сила отталкивания со стороны проводника и
электромагнитное взаимодействие будет представлено в такой ИСО как только
электрическое взаимодействие.
Действительно, используя инвариантность заряда (q=q’) и поперечных
размеров проводника (S=S’), а также сокращения продольных размеров тел при
их движении (l'+ < l+; l'- > l-)...



Выделенное жирным красным цветом - самое интересное в покаянии Малышева-Повзнера. Внимательно читаем: "а также сокращения продольных размеров тел при их движении" - что превращается в укорочение l' и удлинение l-. Почему вдруг для отрицательных зарядов провод не укорачивается, а удлиняется??? Об этом ни слова. У Фейнмана точно так же, и тоже молча, но этих слов (формулы) про удлинение провода для электронов, только для электронов, нет. Только окончательная формула с учетом лоренцовых сокращений, поставленных не в знаменатель, а в числитель, к тому приводит.

Прошу объяснить: почему происходит удлинение провода для электронов при его укорочении для ионов?
 
кто-то,
Это очень просто. Делается утверждение, что в системе неподвижного провода он - электронейтрален. Но положительные заряды в нем стоят, а отрицательные - бегут. Пометим все остовы на расстоянии 1 см. Затем другим цветом пометим все электроны тоже на длине 1 см. Теперь перейдем в ис, где электроны покоятся. Что произойдет с этими отрезками? ТО говорит, что максимальную длину отрезки имеют в покоящейся ис. Значит отрезок с электронами удлинится, а с остовами - укоротится.
 
Нарисуй. Ничего не понятно.
 
кто-то, I I
Чего непонятно? Возьмем остовы. В старой ис они покоились, а в новой бегут. Значит длина этого отрезка в новой ис стала меньше 1 см. Это понятно?

Возьмем электроны. В старой ис они бежали, а теперь встали. Значит отрезок, который раньше имел длину 1 см, стал длиннее.
 
На счет нарушения закона сохранения заряда я похоже ошибся. Увеличение концентрации остовов полностью компенсируется уменьшением всей его длины провода в движущейся ис. Так что полное количество атомов не меняется. Аналогично с электронами. И батарея оказалась не нужна. Так что 3 вопрос снимается.
Изменено: Gierus - 04.02.2019 14:01:02
 
Gierus, \ /
Если всё так, то вопросы к Фейнману отпадают (впрочем, еще про эксперимент с магнитным зазором, описанным выше, надо уяснить). Но выглядят твои объяснения как словесная эквилибристика, не более того.
Я тупой и таких беглых объяснений не понимаю. Мне нужно разжевать и в рот положить.

А приходится жевать самому...
1. Исходная система, провод неподвижен.
- поставили метки против ионов с шагом 1 см, ради бога,
- электроны летят пусть по 10 см в секунду,
- ничего не удлиняется, не укорачивается,
- что от того будет, что мы пометим все электроны другим цветом на длине 1 см, не понимаю, - похоже, будет "Всё красное", как у Иоанны Хмелевской.
2. Система S', проводит летит с околосветовой скоростью 10 см/сек.
- все метки, расставленные через 1 см, со стороны неподвижного наблюдателя чуть-чуть сжались,
- электроны стоят,
- сквозь них проносится провод, по 10 см в секунду,
- но со стороны кажется, что за секунду проносится не 10 см, а чуть короче,

Значит, для электронов провод стал короче. Короче, а не длиннее!

(Зачем было красить электроны?!)
 
В связи с экспериментом, предлагаемым в начале страницы - описание такого эксперимента найти пока не удалось. Возможно, на него наложено табу. Ведь очевидно, что такой эксперимент должен нарушить один из двух основополагающих принципов - или принцип относительности, или принцип невзаимодействия с магнитным полем неподвижного заряда. Вместе с Фейнманом, разумеется. Этого нельзя. Таких экспериментов не бывает, не должно быть. Наложен запрет, как на наблюдение элементарной частицы - бабац,  и она уже волна!
А ведь могли бы что-то придумать, скажем, по четным дням работает один принцип, а по нечетным другой.
 
Цитата
кто-то написал:
Возможно, на него наложено табу.
Скорее всего да,потому что тропинка  рассуждений для объяснения возникновения магнитного поля от движущего заряда сворачивает к признанию наличия эфира. А это табу.
 
Цитата
кто-то написал:
Значит, для электронов провод стал короче.
Длина не зависит, для кого ты ее меряешь. Это не как: "сколько будет 2*2? А сколько вам надо?"
Еще раз повторяю. Забудь пока про остовы. В старой системе координат ты пометил все электроны на расстоянии 1 см, которые пролетали мимо тебя. Пользуясь формулой 1 см = 1см/сек * 1 сек. То есть, измерив заранее их скорость спидганом ты потратил на эту операцию 1 сек. Затем ты вместе с эталоном длины в 1 см перебрался в ИС, где электроны стоят. Как я уже писал, в той системе, которая стоит, у заданного отрезка длина максимальная. Значит, длина этого отрезка с покрашенными электронами больше 1 см. С остовами ситуация обратная. Они в старой ис стояли, а здесь стали бежать - отрезок укоротился.

Извини, но я не знаю, как еще разжевать.
 
Цитата
Gierus написал:
Еще раз повторяю. Забудь пока про остовы.
Цитата
Gierus написал:
Пометим все остовы
Цитата
Gierus написал:
Чего непонятно? Возьмем остовы
Ну никак нельзя сказать "Еще раз повторяю" - до сих пор ты повторял именно про них, про остовы.

Цитата
Gierus написал:
В старой системе координат ты пометил все электроны на расстоянии 1 см, которые пролетали мимо тебя. Пользуясь формулой 1 см = 1см/сек * 1 сек. То есть, измерив заранее их скорость спидганом ты потратил на эту операцию 1 сек.
Опять непонятно - зачем для этой операции помечать ВСЕ электроны?

Цитата
Gierus написал:
Затем ты вместе с эталоном длины в 1 см перебрался в ИС, где электроны стоят.
Цитата
Gierus написал:
Длина не зависит, для кого ты ее меряешь.
ну не бред ли ты пишешь? Если "Длина не зависит, для кого ты ее меряешь", то зачем куда-то перебираться, что-то с собой таскать?

Цитата
Gierus написал:
Как я уже писал, в той системе, которая стоит, у заданного отрезка длина максимальная.
Что такое "заданный" отрезок? Нам ничего не задано. Почему нельзя написать конкретно, о каком отрезке идет речь? и что такое "максимальная"? Что за нелепое слово в ситуации, когда длина всех отрезков конкретно рассчитывается?
 
Цитата
кто-то написал:
Ведь очевидно, что такой эксперимент должен нарушить один из двух основополагающих принципов - или принцип относительности, или принцип невзаимодействия с магнитным полем неподвижного заряда.
Не ерничай. Ты просто не представляешь себе устройство магнита. В нем бегают токи. Только не свободных зарядов, а связанных. Представь себе ограниченную плоскость. В этой плоскости по круговым орбитам малого радиуса (по сравнению с размерами плоскости) крутятся электроны. В одну сторону. Каждый из них создает магнитное поле, на их оси перпендикулярное плоскости. В каждой внутренней точке эти токи компенсируются, поскольку в ней касаются окружности от двух круговых токов, бегущих, например, по часовой стрелке. Замечу, что на краях этой плоскости компенсации нет. То, что токи компенсируются в неподвижной плоскости, не означает, что будет компенсация при движении. Значит релятивизм опять сможет заработать. Мне сейчас некогда подробно разбирать геометрию возникновения зарядов, но принцип понятен. То есть, в фейнмановской задаче ток является током проводимости и прямолинейным, а здесь - током связанных зарядов, а потому, круговым. Это если не вдаваться в квантовую природу магнетизма, которая более правильно описывает магнитные явления (например, диамагнетизм - чисто квантовое явление, которое в рамках классических представлений не объясняется).
 
Цитата
кто-то написал:
Что такое "заданный" отрезок?
Ну не тупи. Я же сказал, что заданный отрезок это - то место, где расположены в старой ИС помеченные фломастером электроны. Который имел там длину 1 см.
Страницы: Пред. 1 ... 135 136 137 138 139 ... 316 След.