Strata energii z efektu Dopplera

Energia promieniowania elektromagnetycznego jest związana z częstotliwością; wyższa częstotliwość, wyższy poziom energii. Jeśli fale elektromagnetyczne mają mniejszą częstotliwość po przybyciu na Ziemię niż pierwotnie emitowane z powodu efektu Dopplera, to gdzie, zgodnie z zachowaniem energii, idzie nadwyżka energii?

doppler-effect

— Dilettanter
źródło

Polecam również patrząc na: physics.stackexchange.com/questions/15279/…

— Bilkokuya

Obawiam się, że odpowiedź Steve'a Lintona jest nieprawidłowa. Odpowiedź ACascarino jest bliższa prawdy. Prawidłowa odpowiedź - że oszczędność energii nie ma zastosowania w rozszerzającym się Wszechświecie - jest bardzo dobrze wyjaśniona w tym artykule przez Tamarę Davis . Niestety jest za zaporą, ale można go znaleźć w Internecie, jeśli go znajdziesz w Google.

— pela

@pela Czy mówisz, że policyjne działo radarowe typu Doppler zależy od rozszerzenia Wszechświata do działania?

— user71659

@pela, więc nie mogę przeczytać artykułu, ponieważ nie mam dostępu, ale ten argument jakoś ma sens w moim innym komentarzu poniżej. Dziękuję

— Dilettanter,

Niezależnie od tego, czy energia jest zachowywana w rozszerzającym się (lub kurczącym się) wszechświecie, jest nieco nieistotna - jak w artykule, o którym wspominasz, cytuje nawet: „[...] przesunięcie ku czerwieni w galaktyce można interpretować raczej jako ruch względny, a nie ekspansja przestrzeni. Dlatego energia nie jest tracona. ” gdy ruch jest oglądany względem ruchu cząstki w czasoprzestrzeni; sprowadza się to ponownie do faktu, że zachowanie energii jest bez znaczenia, jeśli zaczniesz przełączać się między ramkami odniesienia bez zastosowania prawidłowych przekształceń.

— ACascarino,

Odpowiedzi:

Rozkłada się w czasie. Jeśli źródło emituje 1 W energii trwającej 1 sekundę, a odbiornik cofa się tak szybko, że jest przesunięty do częstotliwości Dopplera na częstotliwość, co oznacza, że moc wynosi zaledwie 0,5 W, wówczas puls zajmie 2 sekundy (od końca musiałem dalej podróżować).

— Steve Linton
źródło

Myślę, że to źle. Co się stanie, jeśli źródło wyemituje jeden foton (o danej energii)? Jeśli odbiornik cofa się tak szybko, że energia fotonu zostaje przesunięta na czerwono do połowy, odbiornik nadal otrzymuje tylko jeden foton. Gdzie się podziała reszta energii?

— Martin Bonner wspiera Monikę

Tak, to nie wydaje się właściwe. Poprzedni post z @bilkokuya był pomocny, ale stwierdzenie, że „zachowanie energii nie ma zastosowania między zmieniającymi się ramkami odniesienia” jest niezadowalające, gdy mamy do czynienia z przypadkiem 1 fotonu. Zwłaszcza biorąc pod uwagę, powiedzmy, że całe światło we wszechświecie doświadczyło tej utraty energii; jak ogólna energia we wszechświecie może pozostać stała?

— Dilettanter

Nawet bez korekt relatywistycznych, jeśli karabin maszynowy strzela niektórymi pociskami w cel cofający się, szybkość ruchu pocisków jest zmniejszana przez ruch celu, a energia na pocisk jest jeszcze bardziej zmniejszana. Jedno nie jest spowodowane przez drugie, są to dwa osobne efekty ruchu. Podobnie zmiana natężenia źródła światła jest niezależna od zmiany częstotliwości, jedno nie tłumaczy drugiego.

— Ken G

Tak, myślę, że wszystko w porządku. Mój błąd.

— Steve Linton

Prawdopodobnie wszyscy to zrobiliśmy, nawet osoby udzielające odpowiedzi mogą uczyć się z tego forum!

— Ken G

Całkowicie ignorując efekty relatywistyczne, zależy to od używanej ramki odniesienia; „brakująca” energia jest postrzegana jako energia kinetyczna w atomie emitującym lub odbierającym jako odrzut w zależności od tego, który z nich postrzegasz jako poruszający się. Energia nie jest zachowywana między ramkami odniesienia.

Jeśli podróżuję z prędkością oddaloną od ciebie i emituję do ciebie foton, który, jak obserwuję, ma częstotliwość f , to założę, że foton ma energię E = hf, gdzie h jest stałą Plancka. Nigdy nie zaobserwuję innej energii dla tego fotonu - w mojej ramce odniesienia energia jest zachowana. Ty jednak zaobserwujesz inną częstotliwość f , a zatem inną energię E. Ta energia pozostaje dla ciebie stała - energia jest zachowana w twoim układzie odniesienia - ale energia, którą obserwuję i energia, którą obserwujesz, jest inna - energia nie jest zachowywana pomiędzy nasze ramy referencyjne; to znaczy energia jest zachowana, ale nie niezmienna

Zastanów się - przejeżdżam obok samochodu stacjonarnego i rzucam w ciebie piłką tenisową. Z mojej perspektywy piłka tenisowa ma większą energię kinetyczną (porusza się z moją prędkością plus prędkość piłki) niż z twojej perspektywy. W tych okolicznościach energia również nie jest niezmienna!

— ACascarino
źródło

Prostszym dowodem na to, że KE nie jest niezmienny, jest popatrzenie na siebie w samochodzie i całkowite zapomnienie piłki tenisowej. W swoim kadrze jesteś nieruchomy i masz zero KE; w mojej ramie, śmigasz i masz ich sporo.

— David Richerby

Oszczędzanie energii nie ma zastosowania w tej sytuacji, ponieważ energia mierzona w spoczynku względem źródła i energia mierzona podczas poruszania się względem źródła znajdują się w różnych ramach odniesienia. Energia nie jest zachowywana między różnymi ramkami odniesienia; innymi słowy, jeśli zamierzasz zachować ochronę energii, musisz wykonać wszystkie pomiary bez zmiany prędkości.

Aby uzyskać więcej informacji, spójrz na /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim z odpowiedzi Davida Z na pytanie dotyczące fizyki SE

— trudności techniczne
źródło