منو
 کاربر Online
581 کاربر online
تاریخچه ی: تبدیلات گالیله

!ید کلی:
در برسی حرکت هر ذره باید یک چارچوب مرجع تعین کنیم که این چارچوب بعنوان ناظر در فیزیک تعبیر می‌شود. بعد از تعیین چارچوب مرجع به راحتی می‌توانیم حرکت را مورد برسی قرار دهیم. البته لازم به ذکر است که در مورد هر حرکت چارچوب خاصی متناسب با نوع حرکت باید به کار ببریم. این مسئله نه تنها در مورد حرکت بلکه در مورد تمام رویدادها و پدیده‌های فیزیکی مطرح است. بعنوان مثال برای اینکه بتوانیم در الکترو مغناطیس مقدار نیروی وارد بر یک جسم باردار را محاسبه کنیم، ابتدا باید یک چارچوب متناسب با سیستم تعریف کرده ، سپس پدیده را مورد برسی قرار دهیم. حال سوال این است که اگر این چارچوب مرجع تغییر بکند ( بعنوان مثال اگر چارچوب مرجع منتقل شود )، در این صورت چه تغییری در برسی حاصل خواهد شد. این مسئله بوسیله قواعد تبدیل بیان می‌شود.
!عریف:
معادلاتی که در فیزیک کلاسیک مختصات فضا و زمان دو دستگاه مختصات را ، که با سرعت ثابت نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند به هم مربوط می‌سازند، تبدیلات گالیله یا نیوتنی نامیده می‌شوند. هر ناظر با مشخص کردن مکان و زمان یک پدیده فیزیکی ، مانند یک بمب کوچک ، هر رویدادی را می‌تواند توصیف کند.
اگر مختصات فضایی و زمانی یک رویداد ، از نظر ناظر S<sub>1</sub> به صورت
,y<sub>1</sub>,t<sub>1</sub>) x<sub>1</sub>،t<sub>1</sub> )
و از نظر ناظر S<sub>2</sub> به صورت:
,y<sub>2</sub>,t<sub>2</sub>) x<sub>2</sub>،t<sub>2</sub> )
باشد، که ناظر دوم نسبت به ناظر اولی با سرعت یکنواخت به حرکت می‌کند، در این صورت تبدیلات گالیله به شرح زیر خواهد بود:
x<sub>2</sub>=x<sub>1</sub>-vt<sub>1</sub>
y<sub>2</sub>=y<sub>1</sub>
t<sub>2</sub>=t<sub>1</sub>
t<sub>2</sub>=t<sub>1</sub>
لازم به ذکر است که تبدیلات سرعت و شتاب نیز با مشتق گیری از روابط فوق حاصل می‌شود.
!مورد این مکانیک کلاسیک در تبدیلات گالیله:
در فیزیک به عنوان یک اصل پذیرفته می‌شود که ، قوانین فیزیک در تمام دستگاههای لخت یکسان ، یا هموردا ، هستند. یعنی شکل ریاضی یک قانون فیزیکی یکسان باقی می‌ماند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که باید قوانین تحت تبدیلات گالیله یکسان باقی بمانند. از جمله قوانین فیزیکی که تحت این تبدیلات فرم ریاضی خود را حذف می‌کنند، قوانین بقای اندازه حرکت خطی و قانون بقای انرژی است. همچنین قانون دوم نیوتن نیز که قانون بقای اندازه حرکت خطی از آن نتیجه می‌شود، فرم ریاضی خود را حفظ می‌کند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که بتدیلات گالیله و مکانیک کلاسیک مستلزم آن هستند که سه کمیت اساسی در آزمایشهای فیزیکی ، یعنی طول ، زمان و جرم همگی از حرکت نسبی هر نافلزی مستقل باشد. البته فیزیک نسبیت انیشتن در این عقدیه تجدید نظر می‌کند. و بجای طول ، زمان ، جرم و انرژی، دو قانون بقای جدید به وجود می‌آورد. یعنی طول و زمان را با هم ادغام کرده و یک کمیت ناوردا در فضای چهار بعدی بوجود می‌آورد و نیز بقای جرم انرژی را هم یکجا در رابطه هم ارزی جرم و انرژی بیان می‌کند.
!لکترو مغناطیس و تبدیلات گالیله:
در اوایل توسعه نظریه موجی نور این سوال مطرح شد که آیا امواج الکترومغناطیسی در محیط واقعی منتشر می‌شوند یا در اتر. اگر انتشار در اتر انجام می‌شد، در آن صورت فرض بر این بود که محور‌های مختصات واقع در آن محیط باید چارچوب مشخصی را تشکیل دهند به طوری که همه ناظرها نسبت به آن ساکن یا در حرکت نسبی باشند. حال به خوبی می‌دانیم که همه کوششهای تجربی برای کشف وجود یک محیط ساکن که در آن امواج الکترومغناطیسی منتشر شوند با شکست مواجه شد. لذا نتیجه گرفتیم که از نظر هر ناظر لخت ، نور در فضا با تندی استاندارد c ، بدون توجه به حالت یکنواخت او نسبت به هر چارچوب مختصات دیگر به طور همسانگرد منتشر می‌شود. ناورد این سرعت نور بر این شرط فیزیکی دلالت دارد که معادله‌های الکترومغناطیس باید با تبدیل به مختصات هر چارچوب ، مرجع در حرکت یکنواخت نسبت به چارچوب اصلی به طریقی تبدیل شوند که صورت اصلی‌شان حفظ شود. اما معادله موج که از معادلات ماکسول حاصل می‌شود ، تحت تبدیلات گالیله شکل خود را حفظ نمی‌کند. بنابراین به جای استفاده از تبدیلات گالیله از تبدیلات لورنتس که یک جایگزین قوی برای تبدیلات گالیله است، استفاده می‌کنیم.
دلایل ضعف تبدیلات گالیله:
*براساس تبدیلات گالیله جرم ، زمان و طول همواره مستقل از حرکت نسبی ناظر ناوردا می‌باشند. در صورتی که می‌دانیم در سرعتهای نزدیک به صورت نور در اثر حرکت انقباض طولی و استماع زمانی خواهیم داشت. جرم ذره نیز با جرم در حالت سکون آن متفاوت خواهد بود.
*براساس تبدیلات گالیله صورت و فرم معادلات ماکسول هنگام تبدیل مختصات تغییر می‌کنند.
*براساس تبدیلات گالیله سرعت نور نمی‌تواند مستقل از حرکت نسبی ناظرها باشد. در صورتی که می‌دانیم بر اساس اصل موضوع نسبیت خاص ، سرعت نور باید مستقل از حرکت نسبی ناظرها مقداری ثابت باشد.
نتیجه‌گیری نهایی:
براساس دلایل فوق می‌توان چنین نتیجه گرفت که ، تبدیلا گالیله نمی‌توانند یک تبدیل جامع و کامل باشد. لذا باید از یک تبدیل جامعتر که قادر به توضیح تمام قوانین فیزیک باشد، استفاده کنیم. چنین تبدیلی ، تبدیلات لور نقسل می‌باشد. این تبدیل براساس دو اصل ، ناورد این سرعت نور و اصل هم ارزی ایجاد شده است.
!باحث مرتبط با عنوان:
*(نسبیت
*((نسبت خاص
*((دستگاههای لخت
*((قانون دوم نیوتن
*((اندازه حرکت خطی
*((مکانیک کلاسیک
*((بقای جرم
*((هم ارزی و انرژی
*((نظریه موجی نور
*((تبدیلات لورنتس

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 چهارشنبه 13 مهر 1384 [14:56 ]   5   مجید آقاپور      جاری 
 چهارشنبه 02 دی 1383 [15:17 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 دوشنبه 02 آذر 1383 [13:04 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 سه شنبه 26 آبان 1383 [14:46 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 چهارشنبه 13 آبان 1383 [08:28 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..