یه سوال مهم درباره سرعت تو نور و صوت

[newman]

سلام
من یه سوال دارم که امیدوارم بتونید به من در سطح پیش دانشگاهی جواب بدید
اگه یک ماشین حرکت کنه و بوق بزنه سرعت صوت با سرعت ماشین جمع میشه و صدا سریعتر پخش میشه اما اگه همین ماشین با همین سرعت لامپش رو روشن کنه سرعت نور با سرعت ماشین جمع نمیشه! :wacko:
چرا اینطوریه؟

توی صورتسوال هم شک نکنید که کاملا درسته و از مقدمه یک کتاب در آوردم که فقط سوال رو گفته بود؟:lol:
ممنون

 

[seymour]

برداشت من اینه که چون سرعت صوت ، 340 متر در ثانیه اس ... سرعت ماشین ، کسر قابل توجهی از این سرعت محسوب میشه و بنابراین باید سرعت ماشین رو در محاسباتمون در نظر بگیریم

...... مثلا اگه 120 کیلومتر در ساعت ، سرعت داشته باشه ؛ میشه 36 متر در ثانیه که تقریبا برابر 10% سرعت صوته و تغییرات حاصل از اون محسوسه ...

ولی سرعت نور 300 هزار متر در ثانیه اس و سرعت ماشین ، کسر خیلی کوچکی از اون محسوب میشه ... بنابراین تغییرات مربوط به اون محسوس نیست و میشه ازش صرف نظر کرد ...

 

[Behrooz]

سيمور جان

البته سعي جالبي كرده بودي براي پاسخ به سوال خيلي با مزه بود .

البته سوال خيلي ابتدايي مطرح شده و كلي هم اشكال داره .
اولا كه معلوم نيست اين بحث در دنياي نيوتني مطرح است و يا اينكه نه مثلا در دنياي كوانتوم مطرح مي باشد چون با تغيير اين فضا پاسخ هم تغيير مي كند .


به هر تقدير چون طرح سوال درست نيست ( حالا نمي دونم اين كتاب چي بوده كه چنين سوالي را بدين شكل اشتباه مطرح كرده ) سرعت صوت با سرعت وسيله نقليه جمع نمي گردد و منبع پخش صوت وقتي كه در حال حركت است و به شرط داشتن تداوم پخش صوت باعث سريعتر رسيدن به ناظر ثابت مي گردد .

 

[web_doost]

سيمور جان

البته سعي جالبي كرده بودي براي پاسخ به سوال خيلي با مزه بود .

البته سوال خيلي ابتدايي مطرح شده و كلي هم اشكال داره .
اولا كه معلوم نيست اين بحث در دنياي نيوتني مطرح است و يا اينكه نه مثلا در دنياي كوانتوم مطرح مي باشد چون با تغيير اين فضا پاسخ هم تغيير مي كند .


به هر تقدير چون طرح سوال درست نيست ( حالا نمي دونم اين كتاب چي بوده كه چنين سوالي را بدين شكل اشتباه مطرح كرده ) سرعت صوت با سرعت وسيله نقليه جمع نمي گردد و منبع پخش صوت وقتي كه در حال حركت است و به شرط داشتن تداوم پخش صوت باعث سريعتر رسيدن به ناظر ثابت مي گردد .

تداوم اینجا چه نقشی بازی می کند ؟

 

[faraz-hacker]

البته ربطی نداره ولی مطلبی جالبی همچین خیلی هم بی ربط به این نیست رو بخون:شوک های طبیعی که میتونی در درسهای اربیتال مکانیک و مکانیک سماوی دنبالش کنی.

 

[Mahdy2021]

راستش توی فیزیک پیش ما سوال در مورد صوت زیاد داشتیم ولی به نور ربطی نداشت؟!

من الان منبع خوبی در دسترسم نیست که جواب قطعی بدم ولی

تا اونجاییکه ما در پیش داشتیم همیشه سرعت نور ثابت بود و حرکت و سکون تاثیری نداشت(این پیشفرضه کتابه پیشه) و ممکنه این جواب باشه

این هم میشه باشه

ولی سرعت نور 300 هزار متر در ثانیه اس و سرعت ماشین ، کسر خیلی کوچکی از اون محسوب میشه

البته سوال خيلي ابتدايي مطرح شده و كلي هم اشكال داره .
اولا كه معلوم نيست اين بحث در دنياي نيوتني مطرح است و يا اينكه نه مثلا در دنياي كوانتوم مطرح مي باشد چون با تغيير اين فضا پاسخ هم تغيير مي كند .

پیش فرض ها که معلومه. بر اساسه کتاب پیشه که اکثرا نیوتونی هست

 

[seymour]

همممم

... متوجه شدم چی میگی بهروز جان ...

خوب پس بهتره منتظر بمونیم این دوستمون ( newman ) بیاد و بگه منبعش چی بوده ....

 

[epilot]

سلام
من یه سوال دارم که امیدوارم بتونید به من در سطح پیش دانشگاهی جواب بدید
اگه یک ماشین حرکت کنه و بوق بزنه سرعت صوت با سرعت ماشین جمع میشه و صدا سریعتر پخش میشه اما اگه همین ماشین با همین سرعت لامپش رو روشن کنه سرعت نور با سرعت ماشین جمع نمیشه! :wacko:
چرا اینطوریه؟

توی صورتسوال هم شک نکنید که کاملا درسته و از مقدمه یک کتاب در آوردم که فقط سوال رو گفته بود؟:lol:
ممنون

سلام عزیزم

در واقع این چیزی که شما میگی مربوط میشه به اثر دوپلر "doppler effect" که هم واسه نور و هم واسه صدا صادقه.
دلیلی که دوستمون واسه اختلاف سرعت نور و صوت گفتند تقریبا درست هست.
اثر دوبلر میگه که اگه یک منبع صوت متحرک فرضا یک ماشین آتش نشانی که داره آژیر میزنه در حال نزدیک شدن به شما باشه
فرکانس منبع صوت (در اینجا آژیر) زیادتر از اون چیزی که واقعا هست احساس میشه یعنی طول موج منبع صوت کوتاهتر به نظر میاد(به دلیل متراکم شدن امواج صوتی) . البته برعکس این مطلب هم صادق هستش و اگه منبع صوت از شما در حال دور شدن باشه اونوقت فرکانس منبع کمتر از اون چیزی که هست احساس میشه(طول موج بلندتر)(به دلایل از هم فاصله گرفتن امواج صوتی)
این مطلب واسه نور هم صادق هست و در علم نجوم هم کاربرد داره .
همون طور که شما میدونی عاملی که باعث میشه امواج نوری با رنگهای مختلف دیده بشن طول موج این امواج هست.
حالا طول موج یک منبع نوری فرضا یک کهکشان دیگه که به شما نزدیک میشه کوتاهتر به نظر میاد (shorter wavelength) و به سمت طیف آبی که بیشترین طول موج طیف مرءی رو داره متمایل هست. حالا اگه اون کهکشان در حال دور شدن از زمین باشه طول موج اون بلند تر به نظر میاد و ستاره به سمت طیف قرمز(redshift) متمایل میشه و به این شکل حتی میشه انبساط و یا احیانا انقباض هستی رو هم تشخیص داد. البته تقریبا همه ی کهکشانها به سمت طیف قرمز متمایلند. یعنی در حال دور شدن از کهکشان راه شیری هستند .
حتی سرعت یک جسم رو هم میشه با استفاده از اثر دوپلر تشخیص داد که باز هم توی نجوم کاربرد داره. البته سرعت سنجهای پلیس هم از اثر دوپلر واسه تشخیص سرعت ماشینها استفاده مکنن.

در ضمن حتما نیاز نیست که جسم به شما نزدیک یا دور بشه و اگه شما به جسم نزدیک و یا دور بشی باز هم همین اتفاق رخ میده . در واقع حرکت نسبی در اینجا مهم هست.

شما اثر دوپلر رو میتونی توی یک حوض یا یک تشت آب هم مشاهده کنی به این شکل که انگشتت رو بزاری توی آب که در این صورت یک سری ریپل یا تپ بوجود میاد که هم محورند و به یک فاصله از هم دور میشن
اما اگه انگشتت رو توی آب به یک سمت حرکت بدی تپ ها در جهت حرکت انگشتت به هم نزدیک میشن و تپ های پشت انگشتت از هم دور میشن.

امیدوارم که در سطح پیش دانشگاهی توضیح داده باشم

موفق باشی.

 

[newman]

خیلی ممنون که به سوال توجه کردید
این سوال رو من از مقدمه(مقدمه مولف) یکی از کتابهای فیزیک اندیشه سازان پیدا کردم که خودش اعتراف کرده بود هیچ وقت نهمیده دلیل این پدیده چیه! :lol:
اینم کپی سوال از کتاب: اگر یک بلندگو روی یک ماشین در حال حرکت باشد و صدایی را پخش کند (در جهت حرکت ماشین) سرعت ماشین با سرعت حرکت صوت جمع میشود ولی اگر چراغی از روی ماشین در حال حرکت نوری را در جهت حرکت ماشین رها کند سرعت نور همان سرعت همیشگی است و با سرعت ماشین جمع نمیشود

اپیلت جان مشکل من هم اینه که تو صورت مساله گفته شده در مورد نور همچین چیزی صادق نیست و سرعتش با ماشین جمع نمیشه

مهدی خان مشکل همون پیشفرضه!دلیل تاثیر نداشتن حرکت رو سرعت نور رو میخوام :blink:

 

[epilot]

خیلی ممنون که به سوال توجه کردید
این سوال رو من از مقدمه(مقدمه مولف) یکی از کتابهای فیزیک اندیشه سازان پیدا کردم که خودش اعتراف کرده بود هیچ وقت نهمیده دلیل این پدیده چیه! :lol:
اینم کپی سوال از کتاب: اگر یک بلندگو روی یک ماشین در حال حرکت باشد و صدایی را پخش کند (در جهت حرکت ماشین) سرعت ماشین با سرعت حرکت صوت جمع میشود ولی اگر چراغی از روی ماشین در حال حرکت نوری را در جهت حرکت ماشین رها کند سرعت نور همان سرعت همیشگی است و با سرعت ماشین جمع نمیشود

اپیلت جان مشکل من هم اینه که تو صورت مساله گفته شده در مورد نور همچین چیزی صادق نیست و سرعتش با ماشین جمع نمیشه

مهدی خان مشکل همون پیشفرضه!دلیل تاثیر نداشتن حرکت رو سرعت نور رو میخوام :blink:

ببین شما اگه فرضا تو خوزستان یا بندر عباس ی چراغ قوه بگیری دستت و واسه یک ثانیه به سمت تهران روشنش کنی بعد خاموشش کنی تو این یک ثانیه نورش تقریبا ۱۵۰بار رفته تا تهران و اگه فرضا یک آینه هم تو تهران باشه که اون نور خیالی رو انعکاس بده ؛ تو همون یک ثانیه نور چراغ قوه ۱۵۰ بار دیگه هم از تهران برگشته به سمت مبداع.
طول موج امواج نوری در حد نانو متر هست حالا خودت حساب کن که یک ماشین باید چه سرعتی داشته باشه تا نور لامپش ۱ نانو متر تغییر کنه و مثلا رنگش تغییر کنه...

در واقع جواب سوال شما اختلاف سرعت صوت و نور هست نسبت به سرعت ماشین(پست ۲)...

 

[mehdidj]

خیلی ممنون که به سوال توجه کردید
این سوال رو من از مقدمه(مقدمه مولف) یکی از کتابهای فیزیک اندیشه سازان پیدا کردم که خودش اعتراف کرده بود هیچ وقت نهمیده دلیل این پدیده چیه! :lol:
اینم کپی سوال از کتاب: اگر یک بلندگو روی یک ماشین در حال حرکت باشد و صدایی را پخش کند (در جهت حرکت ماشین) سرعت ماشین با سرعت حرکت صوت جمع میشود ولی اگر چراغی از روی ماشین در حال حرکت نوری را در جهت حرکت ماشین رها کند سرعت نور همان سرعت همیشگی است و با سرعت ماشین جمع نمیشود

اپیلت جان مشکل من هم اینه که تو صورت مساله گفته شده در مورد نور همچین چیزی صادق نیست و سرعتش با ماشین جمع نمیشه

مهدی خان مشکل همون پیشفرضه!دلیل تاثیر نداشتن حرکت رو سرعت نور رو میخوام :blink:

فکر کنم جواب سوال شما این باشه:

اولا :نور برای حرکت نیازی به ماده نداره یعنی در خلا هم می تونه حرکت کنه همین طور که نور خورشید به زمین میرسه و از خلا عبور می کنه

ثانیا: در ضمن سرعت نور خیلی بیشتر از این حرفهاست البته انیشتین یه تئوری تو همین ضمینه داده که اگه باریکه نوری در آسانسوری بتابانیم و آسانسور با سرعتی بیش از سرعت نور به سمت پایین سقوط کند باریکه نور به سمت بالا متمایل می شود

اما در مورد صوت
صوت برای انتشار نیاز به ماده دارد یعنی از خلا عبور نمی کند ( شیشه های دو جداره ای که در بین آنها خلا وجود دارد هیچ صدایی را عبور نمی دهد ..)

در ضمن سرعت انتقال پیام در اجرام هم سرعت صوت است (بحث دیوار صوتی)

پس : چون صوت برای انتقال نیازمند ماده است و نور بی نیاز از آن همچین مسئله ای پیش می آید....

 

[newman]

ممنون مهدی جان
خیلی قشنگ جواب دادی
واقعا ممنون

 

[faraz-hacker]

epilot جان حرفات کاملا برای کتاب نجوم دینامیکی بود.فکر کنم تو هم مثل من المپیادی هستی.البته با دینامیکی اماتور هم نیستیم.ببینم با اخترفیزیک نوین کروی اسمارت چی کار کردی ؟من که پدرم در امد!!!!!!!!!!!تقریبا همهبچه های علامه از نوین بدشون میاد.خیلی سخته!!!!!!!

 

[faraz-hacker]

راستی سطحش از اول راهنمایی( البته برای کسی که فیزیک علاقه داره) هم کمتر بود.اگه وقت کنم و epilot جان کمک کنه یدونه درست حسابی تر درباره اثر دوپلر میزارم..

 

[epilot]

epilot جان حرفات کاملا برای کتاب نجوم دینامیکی بود.فکر کنم تو هم مثل من المپیادی هستی.البته با دینامیکی اماتور هم نیستیم.ببینم با اخترفیزیک نوین کروی اسمارت چی کار کردی ؟من که پدرم در امد!!!!!!!!!!!تقریبا همهبچه های علامه از نوین بدشون میاد.خیلی سخته!!!!!!!

نه عزیزم من دانشجوی الکترونیک هستم و اون مطالب هم چکیده ی بخش خیلی خیلی کوچیکی از یک پروژه برقی بود که من باید مطالعه میکردم.
البته ی جند تایی فرمول هم وجود داره که من ترجیح دادم که واسه درک ساده تر اونا رو ننویسم ؛ البته فرمول ها پیچیده هم نبودند.

 

[epilot]

راستی سطحش از اول راهنمایی( البته برای کسی که فیزیک علاقه داره) هم کمتر بود.اگه وقت کنم و epilot جان کمک کنه یدونه درست حسابی تر درباره اثر دوپلر میزارم..

گفتم که من عمدا به اون شکل نوشتم تا مطالب کاملا هضم بشن و البته میشد ی جوری هم نوشت که خود آدم هم نفهمه منظور چی هست و در کل سوال هم طوری بود که نیازی به جوابهای پیچیده نداشت.

من در خدمتم.

 

[Reza_A]

تا اونجاییکه بنده اطلاع دارم سرعت منبع یک موج هیچ اثری بر سرعت انتشار اون موج نداره و فقط فرکانس اونو تغییر میده. چه در مورد امواج صوتی و چه درمورد امواج نور.

 

[faraz-hacker]

برق؟؟؟؟؟؟؟؟فکر نمیکردم ربطی داشته باشه؟شما شریف میری دیگه نه؟

 

[epilot]

برق؟؟؟؟؟؟؟؟فکر نمیکردم ربطی داشته باشه؟شما شریف میری دیگه نه؟

چرا الکترونیک به خیلی چیزا ربط داره... مثلا اون قسمت از مطلب من رو در مورد دستگاه سرعت سنج با استفاده از اثر دوپلر ببین. ضمنا علم چیزی نیست که آدم صرفا تو ی رشته ی خاص دنبالش رو بگیره(البته منم عالم نیستم)
میگی نه نگاه کن:
http://www.geocities.jp/micropaperplane/tuikasetumei.htm#フライト写真
نه من شریف درس نمیخونم...

موفق باشید دوست عزیز

 

[Huashan]

سؤال شما کاملا درسته و هیچ اشتباهی نداره
من قبلا تو تاپیک فیزیک در این موارد صحبت کردم و مطالب جالبی گذاشتم اما متاسفانه مثل اینکه زیاد خواننده نداشته , باشه باز هم توضیح می دم


به طور کلی باید بگم که کاربرد نسبیت خاص در سرعت های بالا نزدیک به سرعت نور است و بر اساس دو اصله
1-قوانین فیزیک در دستگاه هایی (دستگاه می تونه یک قطار,هواپیما , کره زمین و یا جایی که شما ایستاده اید باشه ) که با سرعت ثابت حرکت می کنن , یکسان است.
2- ثابت بودن سرعت نور در این دستگاه ها

جواب سؤال شما در مورد دوم نهفته است , جالبه که بدونید که انیشتن برای اینکه این فرض رو اصل موضوع خودش قرار داده بود خیلی مورد سرزنش قرار گرفت چون همانطور که در ادامه خواهید خوند مشکلات مفهومی شبیه به آنچه که شما بهش برخورد کردید براتون پیش میاد , ولی باید بگم که این اصل تا حالا بوسیله ی آزمایش های مختلفی اثبات شده

طبق قانون جمع گاليله اي اگر دو متحرك با سرعتهاي v1 و v2 به طرف هم حركت كنند هر كدام اينگونه تصور ميكنند كه خود ساكن هستند و ديگري با سرعت v1+v2 به سمت او در حركت است.در حاليكه كه طبق قانون جمع نسبيتي براي اينكه سرعت نور در تمام چارچوبهاي مرجع يكسان باشد فرض ميشود كه هيچ سرعتي نميتواند بالاتر از سرعت نور باشد و دو متحرك كه به سمت يكديگر حركت ميكنند مجموع سرعتهايشان هيچگاه نميتواند بالاتر از سرعت نور باشد.
مثلا اگر دو متحرك با سرعتهاي 0.5c و 0.6c به سمت يكديگر حركت كنند سرعت نسبي انها 0.6c+0.5c=1.1c نخواهد بود و اين سرعت برابر 0.85c خواهد بود.همه قوانين نسبيت را با استفاده از همين اصل ثابت بودن سرعت نور ميتوان بدست اورد

یک آزمایش

در اين ازمايش باريكه اي از پيونها ( پيون يك ذره بنيادي است.) مورد ازمايش قرار گرفتند.اين ذرات بر اثر واكنشي خود به خودي وا ميپاشند و به دو پرتو گاما (كه از جنس امواج الكترو مغناطيس هستند) تجزيه ميشوند كه در دو جهت مخالف حركت ميكنند.در اين ازمايش سرعت باريكه پيونها حدود 0.99975c بود با توجه به اينكه ذرات گاما از جنس امواج الكترو مغناطيس هستند و با سرعت نور حركت ميكنند اگر قانون جمع گاليله اي درست مي بود يكي از انها بايد سرعت 1.999775c=c+0.99975c و ديگري سرعت 0.25c=c-0.99975c را دارا باشد.
در حالي كه در اين ازمايش سرعت هر دو پرتو يكسان و برابر c بدست امد.كه پيش بيني نظريه نسبيت را تائيد ميكند.

در واقع اصل نسبيت گاليله اي و مكانيك نيوتني فداي اين اصل شدند كه سرعت نور باید در همه چارچوبهاي مرجع ثابت باشند .

برای اینکه بیشتر در مورد نسبیت و کوانتوم بخوانید به تاپیک فیزیک سربزنید