Еще один парадокс теории относительности

[Eleanor R]

Ясень пень.

:dance3

[andranick]

Парадокс №2.

Такой же "парадокс" наблюдается при анализе движения заряда в магнитном поле магнита, при рассмотрении движения в двух инерциальных системах отсчета (ИСО), одна из которых (K') движется со скоростью V0 относительно первой (K, причем магнит в системе K неподвижен. Если в K заряд покоится, то сила Лоренца == 0. Для наблюдателя в ИСО K' заряд движется в магнитном поле со скоростью -V0, и , следовательно, должен испытывать Лоренцеву силу.
Во всех известных учебниках (Иродов И.Е. Электромагнетизм, Taмм И.Е. Основы теории электричества) это объясняется законами преобразования элетромагнитных полей (E, B) при переходе из одной системы отсчета к другой.
Согласно им, выражение для напряженности электрического поля (т.е. сила действующая на единичный положительный заряд) для двух ИСО будет таким:
E' = E - [VoB], на основании того, что сила(результирующая) в разных ИСО инвариантна.
т.к. E' == 0 , то в системе K помимо силы Лоренца будет действовать компенсирующая электрическая сила, которая противоположна силе Лоренца. Подобный пример описан в Иродов И.Е Электромагнетизм 2002 стр. 211. Данное преобразование , вообще говоря, противоречит здравому смыслу, т.к. в любой ИСО где заряд покоится можно утверждать что суммарная сила действующая на заряд равна нулю не потому что никаких сил нет, а потому, что силы есть, но просто компенсируют друг другу. Это мягко говоря, некрасивое объяснение....
Как вариант (я не утверждаю), можно предположить, что скорость в формуле Лоренца нужно рассматривать не относительно наблюдателя и не относительно магнитного поля, а относительно источника магнитного поля , которым является магнит(искусственный и природный). По-умолчанию, так и было когда ставились опыты Ампера, т.к. все эксперименты проводились в магнитном поле Земли, которую с хорошим приближением можно считать ИСО.
Если принять такое определение скорости перемещения заряда, то формула оказывается объяснимой в аналогичных примерах.
(Кстати, по поводу поля вращающегося магнита, то на той оси, где находится заряд,источник поля (точка вращения) неподвижен).
Хочу также заметить, что во всех учебниках четко фиксируется, что магнитное поле НЕ движется, а изменяется.

[Alev]

Занятно.
К сожалению, у меня нет под рукой учебников электродинамики. Но, насколько я помню, сама сила Лоренца интерпретируется как сила Кулона, действующего на заряд со стороны электрического поля, порожденного движением через магнитное поле (релятивистский эффект?). А магнитное поле, в свою очередь, порождается движущимся зарядом, т.е. само существование магнитного поля является релятивистским эффектом.

Кстати, по поводу поля вращающегося магнита, то на той оси, где находится заряд,источник поля (точка вращения) неподвижен

Не понял: как это? Источником магнитного поля является постоянный магнит; он вращается вокруг своей оси, а вы говорите, будто он неподвижен.
И что такое «точка вращения»? И что значит «неподвижен в точке»?

во всех учебниках четко фиксируется, что магнитное поле НЕ движется, а изменяется

Ну так это именно то, что я и говорил ранее.
А, поскольку при вращении магнита магнитное поле ни в одной точке не меняется, то оно неподвижно.

выражение для напряженности электрического поля (т.е. сила действующая на единичный положительный заряд) для двух ИСО будет таким:
E' = E - [VoB], на основании того, что сила(результирующая) в разных ИСО инвариантна.
т.к. E' == 0 , то в системе K помимо силы Лоренца будет действовать компенсирующая электрическая сила, которая противоположна силе Лоренца.

1) Может быть наоборот: в формуле Е'=E–[VB] не Е'=0, a E=0? И почему сила должна быть инвариантна? Откуда это следует?

2) Если бы помимо силы Лоренца действовала равная ей антипараллельная электрическая сила, то однонаправленно движущиеся заряды не притягивались бы, и, как следствие, два однонаправленных электрических тока тоже бы не притягивались (т.е. не было бы силы Ампера).

[mrAVA]

Теперь приведем магнит во вращение вокруг оси Х

Вы русский язык вообще понимаете?
Вы привели в движение ТО, причём во вращательное. Т.е. прощай ИСО.

[Alev]

Вы русский язык вообще понимаете?
Вы привели в движение ТО, причём во вращательное. Т.е. прощай ИСО.

А вы – физику?
Что такое «привести в движение ТО»? ТО, насколько я понимаю, это теория относительности? Может быть вы имели в виду Не ТО, а СО?

Ну так вот:

Во-первых, вращающийся магнит можно наблюдать в любых системах отсчета, как в инерциальных, так и в неинерциальных; законы физики одинаковы в любых СО. Так что НСО – это не страшно.

Во-вторых, магнит вращается именно в в ИСО (в НСО, связанной с магнитом он покоится). В этой ИСО (с вашей точки зрения) магнитное поле должно было бы вращаться вместе с магнитом, что привело бы к появлению силы Лоренца, действующей на заряд. А на самом деле эта сила не возникает.

[mrAVA]

Что такое «привести в движение ТО»?

Раз мы говорим про СО, то ТО -- тело отсчёта. Физика, школьный курс, 7 класс.

А ТО как "теория относительности" нигде не используется, т.к. таковых аж 2 и они существенно разные.

вращающийся магнит

Магнит -- да, но не вращающуюся СО.

Если я не забыл, то при полёте заряженной частицы перпендикулярно ЛМИ, оная будет лететь по окружности. Что и получите, приведя в движение магнит. А может, мне просто уже лень думать после работы, сила Лоренца возникнет и увлечёт частицы по вращению магнита. Т.е. частица относительно магнита останется неподвижной.

[Alev]

Магнит -- да, но не вращающуюся СО.

Не могли бы вы отвечать полными предложениями? Иначе трудно понять, что вы хотели сказать. Что значит «магнит – да, а СО – нет»?
Если я вас понял правильно, то согласиться с вами не могу: в ИСО магнит вращается, в СО, связанной с магнитом (она, таким образом, вращается по отношению к ИСО вместе с магнитом), он покоится, и обе СО равноправны.

И еще одна заметка на полях: две черточки вместо тире – это не есть хорошо. Чтобы написать тире, нужно держать клавишу «Контроль» нажатой и задействовать «минус» на цифровой части клавиатуры (это в Word; удобнее писать текст в нем, а потом копировать в форум).

Если я не забыл, то при полёте заряженной частицы перпендикулярно ЛМИ, оная будет лететь по окружности...

Только при условии, что МП однородное.

...Что и получите, приведя в движение магнит.

В том-то и дело, что нет. Вращение магнита (относительно ИСО) не приводит к возникновению силы Лоренца, так что заряд останется на месте.
А в СО, связанной с магнитом, заряд будет двигаться по окружности, в чем и состоит парадокс: какая сила удерживает заряд на орбите?

[mrAVA]

в ИСО магнит вращается, в СО, связанной с магнитом (она, таким образом, вращается по отношению к ИСО вместе с магнитом), он покоится, и обе СО равноправны.

Неверно. ИСО -- такая система отсчёта, в которой тело, если равнодействующая сил, действующих на него, нулевая, покоится или движется равномерно и прямолинейно. Для СО, вращающейся вместе с магнитом, такое тело будет вращаться. Т.о. это не ИСО.

Т.о. вы "плаваете" в элементарных понятиях, как это было уже выяснено с непониманием вами понятий "неподвижное м.п." и "движение заряженной частицы в неподвижном м.п."

(это в Word; удобнее писать текст в нем, а потом копировать в форум).

Во-первых, не произносите при мне это отвратительное слово Word (MS Word, если уж на то пошло).
Во-вторых, не учите меня писать сообщения на форум.
В-третьих, далеко не на всех компах, даже с M$ Форточка, установлен M$ Office.
В-четвёртых, на моём домашнем компе -- GNU/Debian.
В-пятых, писать сообщения в т/р со всякими "левыми" символами, а потом копипастой переносить это в сообщение на форум -- нарываться на кракозябры.

А в СО, связанной с магнитом, заряд будет двигаться по окружности, в чем и состоит парадокс

Исчо раз: нет никакого парадокса, т.к. получившаяся СО не инерциальная.

[Alev]

в ИСО магнит вращается, в СО, связанной с магнитом – покоится, и обе СО равноправны.
Неверно. ИСО -- такая система отсчёта, в которой тело, если равнодействующая сил, действующих на него, нулевая, покоится или движется равномерно и прямолинейно. Для СО, вращающейся вместе с магнитом, такое тело будет вращаться. Т.о. это не ИСО.

Отчего же неверно? Между вашим и моим утверждениями никакого противоречия нет.
Вы, как я вижу, даже не научились понимать прочитанное.

Исчо раз: нет никакого парадокса, т.к. получившаяся СО не инерциальная.

Ну и что, что неинерциальная? Это не страшно!
Еще раз специально для великих физиков:
С точки зрения наблюдателя в ИСО (наблюдатель №1) магнит вращается, но магнитное поле и заряд покоятся, никакие силы на заряд не действуют, заряд и дальше покоится, и никаких проблем не возникает.

В точки зрения наблюдателя №2 в неинерциальной системе отсчета, связанной с вращающимся магнитом, магнит и МП покоятся, а заряд двигается по окружности.
Согласно принципу эквивалентности Эйнштейна, при переходе от ИСО к НСО последней приписывается гравитационное поле, локальная напряженность которого равна ускорению по отношению к ИСО.

Таким образом, наблюдатель №2  увидит, что некий шарик равномерно вращается вокруг оси Х. Наблюдатель должен будет сделать вывод, что на этот шарик действует сила тяготения, в точности равная необходимой центростремительной силе и не позволяющая ему сойти с орбиты.
Вот и всё.
Это если бы шарик не был заряжен.

Однако он заряжен и двигается в неподвижном (с т.зр. наблюдателя №2) МП поперек силовых линий. Следовательно, на него дополнительно действует сила Лоренца в центробежном или центростремительном направлении, в зависимости от направления вращения. В результате баланс нарушается, и радиус орбиты должен соответственно увеличиваться или уменьшаться.

Парадокс состоит в том, что наблюдатель в ИСО будет видеть, что заряд находится на неизменном расстоянии от магнита, а наблюдатель в НСО – что это расстояние меняется.
Склеено 07 Октябрь, 2019, 21:46:22 pm

Не произносите при мне это отвратительное слово Word (MS Word, если уж на то пошло).

У вас сверхценная идея?
Не учите меня, что и как мне произносить.
Для вас Word звучит м.б. и отвратительно, а для меня – нормально.

[mrAVA]

Отчего же неверно?

Ещё раз: одна система отсчёта -- инерциальная, другая -- НЕТ.

Далее не вижу смысла обсуждать вопросы физики с человеком, с пятого раза не понимающим разницу между системами отсчёта и не ведающим о постулате, что физические процессы инвариантны лишь для ИСО.