منو
 کاربر Online
981 کاربر online
تاریخچه ی: جرم نسبیتی

نگارش: 1



! دید کلی:

یکی از اساسی ترین خواص هر جسم مادی ، جرم آن است. در فیزیک کلاسیک اصطلاح " جرم " مقدار ماده را نشان می دهد. اتم ها به طور کاملا یکنواختی فرض شده و درمقابل نیروهای خارجی "مقاوم محسوب می شوند. جرم به عنوان مقدار اینرسی اجزای موجود در اتم فرض می شود و این اعتقاد وجود دارد که حرکت یک جسم ، تغییری در جرم آن به وجود نیاورده و درتمام حالات حرکت ، جرم مطلقا ثابت باقی می ماند.

پیدایش تئوری جرم:


دانشمند روسی "بی لبرو" اساس تئوری جرم را با اثبات تجربی این مطلب طرح نمود که نور نیز فشاری دیکر در برخورد با اجسام دیگر تولید می کتد.
در مکانیک معلوم شده که فشار اعمال شده به وسیله یک جسم به جسم دیگر ، در حین تاثیر متقابل ، برابر با حاصلضرب جرم در سرعت آن است. کشف فشار نور ، این عقیده را به وجود آورد که نور شبیه اجسام معمولی ، دارای جرم و به همان ترتیب سرعت می باشد.

نه تنها برای اجسام معمولی بلکه برای نور نیز "جرم" در نظر گرفته شد. فیزیکدان روسی معاصر "سو اویلوف" به این نتیجه رسید که فشار نور با تقسیم کردن انرژی نور بر سرعت آن محاسبه می شود. اگر انرژی نور را با E ، جرم نور را با m سرعت سیر نور را با C نمایش دهیم رابطه زیر حاصل می شود: E=mC2 یا E/c=mc

هم ارزی جرم و انرژی:


تئوری نسبیت خاص اینشتین ثابت کرد که فرمول انرژی اینشتین نه تنها برای نور بلکه برای انواع دیگر انرژی قابلیت کاربرد دارد. پس می توان فرض نمود که در این رابطه ، E برای هر نوع انرژی ، m جرم هر نوع ماده از جمله نور و c سرعت سیر نور است. این رابطه همیشه نمایانگر آن نیست که جرم و انرژی معادل یکدیگرند و یا به یکدیگر تبدیل می شوند. صحیح تر آن است که این قانون به نام "هم ارزی جرم و انرژی" خوانده شود.

تعابیر نابجا از فرمول آلبرت انیشتین:


فرمول آلبرت انیشتین به غلط "معادله جرم و انرژی" نام گرفت که به زودی به وسیله فیزیکدان های ایده آلیست به عنوان دلیلی بر تبدیل ماده به انرژی و برعکس مورد تفسیر واقع گردید. البته این تفسیر نشان دهنده منظور واقعی این قانون نمی باشد. این معادله ادعا نمی کند که جرم m ممکن است به انرژی E تبدیل شود.

مفهوم واقعی فرمول اینشتن:


این رابطه فقط بیان می کند که یک ماده با جرم m در یک زمان ، انرژی E را شامل می باشد. معادله جرم و انرژی مقدار کامل انرژی معادل با یک جرم داده شده را نشان می دهد. برای محاسبه این مقدار انرژی کافی است که جرم جسم را در مجذور سرعت نور ضرب کنیم.

در این حال واقعیت جالب توجهی مطرح می شود :


جسمی محتوی جرم یک کیلو گرمی ، محتوی آن مقدار انرژی است که از سوختن سه میلیون تن زغال سنگ به وجود می آید. کافی است، اشاره شود که به کار انداختن واکنش حرارتی هسته ای ، قادر به آزاد کردن فقط یک درصد از این انرژی می باشد و واکنش شکست هسته اورانیوم یا پلوتونیوم یک دهم درصد و واکنش معمولی سوختن فقط یک ده میلیونم درصد ( 0.0000001 %) انرژی فوق را آزاد می کند.

علاوه بر آن ، تئوری نسبیت خاص ، معادله زیر را بین جرم جسم و سرعت حرکت آن ثابت نمود.




img/daneshnameh_up/2/26//Untitled.JPG



که در آن m0 جرم جسم یا ذره در حال سکون «جرم سکون ذره) ، m جرم همان جسم یا ذره در حال حرکت با سرعت v و c سرعت سیر نور است. اگر رابطه ( 1-v2/c2) بزرگتر از واحد باشد، جرم درحال حرکت جسم همیشه از جرم در حال سکون (m0) آن بیشتر است.

بنابرین ، فرمول فوق نشان می دهد که جرم جسم ثابت نبوده و با افزایش سرعت جسم زیاد می شود. افزایش در سرعت جسم نیز متضمن افزایش در انرژی آن است. در نتیجه ، همانطوری که جرم جسم به انرژی جنبشی آن بستگی دارد، افزایش در جرم یک جسم با ازدیاد سرعت آن ، از فرمول فوق ذکر قابل درک است. هر چه انرژی جنبشی جسم بیشتر شود، جرم آن نیز بیشتر می شود.

جرم نسبیتی:


در رابطه جرم آلبرت انیشتین می توان ادعا کرد که جرم یک جسم اندازه انرژی است که آن جسم دارد. این هم ارزی جرم و انرژی با معادله E=mc2 بیان می شود. در این حال بایستی بین جرم در حال حرکت و جرم در حال سکون جسم تمایز قایل شود. ممکن است جرم در حال سکون جسم را با نام ( جرم سکون ) و یا ( جرم واقعی ) مشخص نمود برای مثال ، کوانتای نور یا فوتون ها ، دارای هیچ گونه جرم در حال سکون نبوده اما دارای جرم در حال حرکت هستند.

فوتون ها مثل ذرات بنیادی دیگر یعنی پروتون ، الکترون و پوزیترون نبوده و دارای بار الکتریکی نیستند و نمی توانند با سرعتی به غیر از سرعت نور حرکت کنند. بنابرین به ذرات مادی (یا اجسام متحوی ذرات ) که برخلاف فوتون ها ، دارای جرم در حال سکون هستند، نام ماده نسبت داده می شود. فوتون دارای جرم سکون معادل با صفر است. اما جنبه مادی آن کمتر از ذرات ماده نمی باشد.

ظهور جرم نسبیتی:


در حالت خاصی از واکنش های هسته ای ، مثلا در شکست هسته اتمی اورانیوم یا پلوتونیوم در اثر جذب نوترون هیچ تغییری در مقدار کل ماده موجود در طبیعت به وجود نمی آید. با توجه به این که هسته های شکسته شده و نوترون هایی که علت شکست آن می باشند ، ابتدا در حرکت بوده و با توجه به این مطلب که اجزای غیر مساوی حاصل و نیز نوترون های تولیدی دارای سرعت های زیاد می باشند، فرمول محاسبه انرژی ها و جرم های ذرات شرکت کننده در این رویداد ، پیچیده تر می شود. اما نتیجه نهانی به همان ترتیب باقی می ماند.

مجموع تمام انرژی ها و جرم های پس از واکنش دقیقا برابر با مجموع تمام انرژی ها و جرم های قبل از واکنش می باشد. به طور کاملا مشابهی ، در مورد نابودی جفت ذره ای (نابودی متقابل یک الکترون و یک پوزیترون ) قاطعانه ثابت شده که مجموع انرژی و جرم فوتون (یا فوتون های) حاصل ، کاملا با مجموع انرژی و جرم الکترون و پوزیترون از بین رفته برابر است. مطالب فوق نتیجه زیر را به دنبال می آورد که جرم و انرژی دو خاصیت متفاوت می باشند که با حالات معینی به یکدیگر پیوسته اند.

مباحث مرتبط با عنوان:





تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 دوشنبه 30 آبان 1384 [08:19 ]   3   مجید آقاپور      جاری 
 دوشنبه 05 بهمن 1383 [05:27 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 جمعه 17 مهر 1383 [13:05 ]   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..