Egy test vákuumban is gyorsul? Ha igen akkor ez valószínű?

"egy műhold teljesen egyenesen megindul egy adott m/s2 sebességel, akkor előbb-utóbb fénysebességgel fog közlekedni..."

"Mivel súlytalan állapotban van nincs tömege..."

Kedves kérdező, van egy kis fizikai elmaradásod, kevered ugyanis a fogalmakat. A súlytalanság nem azt jelenti, hogy nincs a testnek tömege. A tömeg nem vész el!

Az a test, aminek 1 kg a tömege, az nálunk magyarországon durván 10 N súlyú. Ha nagyon messzire visszük az űrben, ahol a gravitációs erők már elhanyagolhatóak, akkor valóban elveszti a 10 N súlyát, és a súlya nulla lesz (vagy nullához közelít). De ez a test a tömegét NEM veszti el az ugyanúgy marad 1 kg marad.

Ennek az 1 kg testnek a gyorsításához is folyamatosan kell működtetni a rakétákat, csak akkor van gyorsulása. Ha az üzemanyag elfogy, akkor a gyorsulása megszűnik és ez az 1 kg tömeg változatlan (állandó) sebességgel fog továbbhaladni (ha a gravitációs hatásokat elhanyagoljuk).

> Egy test vákuumban is gyorsul?

Miért ne gyorsulna? Ha van üzemanyag, ami hajtja, vagy valami más erő gyorsulásra készteti, akkor gyorsul, akár vákuumban, akár levegőben, akár vízben. A gyorsuláshoz erő kell, semmi más. ( F=m*a ⇒ a = F/m ). Tehát a gyorsulást a testre ható erő és a tömeg aránya fogja meghatározni. Sőt kimondottan vákuumban lehet csak hatékonyan gyorsulni. Levegőben fékezni fog a közegellenállás, ergo a gyorsító erővel szemben mindig fog hatni egy azzal ellentétes irányú erő. Viszont ha ez számodra kérdés, akkor a klasszikus, általános iskolában tanult fizikával sem igazán vagy tisztában.

> akkor elvileg fénysebességig is gyorsulhat az adott test

A newtoni fizika szerint igen. Csakhogy időközben kiderült, hogy pont nagy sebességek esetén a newtoni fizika nem működik. Ha egy – mondjuk a Földhöz képest – 9/10 fénysebességgel mozgó járműről kilőnek a járműhöz képest 9/10 fénysebességgel haladó lövedéket, akkor a két sebesség nem adódik össze. Mondjuk legyen „u” a jármű sebessége Földhöz képes, „v” a lövedék sebessége a járműhöz képest, és legyen „w” a lövedék sebessége a Földhöz képest. A newtoni fizika alapján a Földhöz képest a lövedék sebbeségét ki lehetne számolni: w = u + v = 0,9 * c + 0,9 * c = 1,8 * c. Csakhogy nem ez történik, ez a számítás hibás.

A relativitáselmélet szerint w = (u+v) / (1 + (u*v)/c²) = (0,9c + 0,9c) / (1 + (0,9c*0,9c)/c²) = 1,8c / (1 + 0,9²) = 1,8c / (1,81) = 0,994475 * c

Ahhoz, hogy ennek a miértjét értsd, elsőnek meg kellene ismerkedni a speciális relativitáselmélettel. Ez nem könnyű falat, de azért a spec. rel. még érthető, ha tökéletesen tisztában vagy a newtoni mechanikával.

Úgy magyarázat, képltek nélkül az történik ahogy közeledsz a fénysebességhez, hogy az test idődilattációt, hosszkontrakciót, és tömegnövekedést szenved. 0,999… c-nél már az eredti tömeg sokszorosát kellene sokkal rövidebb idő alatt sokkal hosszabb távon gyorsítani, hogy ugyanolyan gyorsan közeledj a fénysebességhez. A relativisztikus tömeg eleve tart a végtelen felé, így a fénysebesség eléréséhez végtelen energiát kellene felhasználni a gyorsításhoz. Hogy miért nő a tömeg a sebességgel, arra a speciális relativitáselmélet ad választ. Most nem akarom leírni, vannak megfelelő könyvek, amelyek tárgyalják az egész spec. rel.-t. A tömeg növekedésének megértéséhez érteni kellene a spec. rel.-ben addig leírtakat.

> megindul egy adott m/s2 sebességel

A m/s² mértékegység a gyorsulás mértékegysége, nem a sebességé. A sebesség mértékegysége a m/s. Ha ezt a két fogalmat kevered, akkor aligha fogod megérteni a speciális relativitáselméletet, így a jelenlegihez hasonló – már elnézést – hülye kérdéseket fogsz feltenni.

> Pont azért mondom hogy az űrben. Ott közel zéró gravitáció van

Vannak pontok az űrben, ahol a gravitációs erők kiegyelnítik egymást. Esetleg a csillagközi űrben lehet olyan kicsi a gravitáció, amitől már el tudsz tekinteni. De úgy általában az űrre nem igaz, hogy nincs gravitáció. Az, hogy mondjuk egy űrállomáson súlytalanság van, az abból fakad, hogy folyamatosan zuhan a Föld felé az űrállomás vertikálisan. Csak éppen horizontálisan ugyanolyan mértékben távolodik is tőle. De gravitációs erő ott is van, és alig kisebb, mint itt a Föld felszínén. Itt a Földön ha zuhansz mondjuk a tizedikről – nem ajánlott tevékenység –, ugyanúgy súlytalanságot élsz meg. De a gravitációs erő hat rád, nem szűnik meg. Pont az gyorsít a Föld felszíne felé.

> ha tehát elindul valamilyen test tegyük fel 100m/s2 gyorsulással akkor az űrben már azzal a sebességel fog haladni amivel kilépett

A gyorsulás pontosan akkor fog nullára csökkenni, mikor megszűnik a gyorsulást okozó erő. Onnan a test egyenes vonalú egyenletes mozgást végez. Ergo a sebessége változatlan marad. Ha eldobsz egy követ, az addig fog gyorsulni, amíg fogod, amíg erővel hatsz rá. Abban a pillanatban, hogy elengeded, a gyorsulása nulla lesz, és azzal a sebességgel fog tovább haladni, amire addig felgyorsítottad.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Egy másik kérdésedre reflektálva:

A kérdéssel az a gond, hogy kimondatlanul a speciális relativitáselméletből következő egyik következtetést kérdőjelezed meg benne – mely szerint semmi nem lépheti át a fénysebbességet –, de ezt úgy teszed, hogy nem ismered magát a speciális relativitáselméletet, hogy milyen gondolatmenet mentén adódott ez a következtetés, de még úgy tűnik a klasszikus fizika fogalmai is összemosódnak, azok sem tiszták. Nem tudom tudok-e találni analóg kérdést, ami rávilágít arra, hogy mi a gond a kérdéssel. Olyan ez, mintha a másodfokú egyenlet megoldóképletének helyességét kezdenéd el úgy firtatni, hogy nem ismered a levezetését, és még a szorzás és összeadás műveleteit is kevered. Vagy olyan, mintha azt kérdeznéd, hogy lehet-e az autó sebességváltójának hatásfokát úgy növelni, hogy befested pirosra az autót. Ilyekor a legbarátságosabb, legsegítőbb válasz is az, hogy elsőnek fusd át, hogy hogyan működik a sebességváltó, elsőnek tanuld meg mi a különbség a szorzás és az összeadás között, majd nézd meg hogyan vetezik le a másodfokú egyenlet megoldóképletét. Itt is a legbarátságosabb válasz is az, hogy elsőre tanuld meg a fizika alapfogalmait (gyorsulás, sebesség), a klasszikus mechanika egészét, és ha ezt már magabiztosan tudod használni, olvasd el a speciális relativitáselméletet. Persze leírhatjuk, hogy amit elgondoltál, az nem működik. Leírhatjuk, hogy miért nem működik, de nem fogod megérteni, hogy miért nem. Aztán holnapután felteszel egy újabb olyan kérdést, ami ugyanúgy súlyos ismerethiányból fakad, mint a mostani.

#14: Egy javaslat: a tömegnövekedést hagyd ki az egészből, mert félrevezeti azokat, akik csak ismerkednek a relativitással. Azt a képzetet kelti, mintha az űrhajód (meg a vele együtt mozgó tested) invariáns tömege növekedne a gyorsulás során. Ez azt jelentené, hogy az űrhajóval együtt mozgó vonatkoztatási rendszerből nézve az űrhajó konstans tolóereje a fénysebesség felé közeledve egyre kevésbé gyorsítaná az űrhajót, meg pl. azt is, hogy a tested tömege, tehetetlensége is arányosan megnőne. De ez nem így van. Az űrhajódon a konstans tolóerő konstans gyorsulást eredményez akár az idők végezetéig, semmiféle tömegnövekedést nem érzékelsz és nem is tudsz mérni. Külső szemlélő (pl. földi megfigyelő) valóban azt látja, hogy az űrhajódnak relatív fénysebességhez közelítve egyre csökken a gyorsulása, és ha tudod, hogy az űrhajónak konstans a tolóereje, akkor valóban következtethetsz valamiféle relativisztikus tömegnövekedésre. Valójában azonban ez felesleges fogalom, mert az idődilatáció okozza a külső szemlélő számára látszólagos tömegnövekedést és a hosszkontrakciót is. Ezért ha egységes, egyszerű képet akarsz adni a speciális relativitásról, célszerű elhagyni a tömegnövekedést.

Ignoramus

" az idődilatáció okozza a külső szemlélő számára látszólagos tömegnövekedést és a hosszkontrakciót is"

Megkíméltél egy potya kérdés feltevéstől, mert eddig csak simán logikai alapon volt ez az érzésem.

Ignoramusnak üzenem, hogy "imádom". :)

Végre egy ember, aki tisztán látja a "relativisztikus tömegnövekedés" fogalmát, és az idődilatáció és hosszkontrakció fogalmait is, illetve ezek kapcsolatát. Mert ezt sokszor még a magukat szakértőknek titulálók sem tudják pontosan. Ment is a bazi nagy zöld pacsi.

Ahogy 2xSü-nek is. :)

#18: köszi, gyakornok koromban volt időm művelődni meló közben :)

De bakker, most veszem észre, hogy kétsze írtam le ugyanazt ehhez a kérdéshez :D

Mielőtt válaszoltam, pont az első oldali válaszomat kerestem, hogy bemásolhassam, csak azt hittem, másik kérdésnél volt...

No, sebaj.