Geluid:
In onze binas staat dat geluid zich bij hoge temperaturen sneller voortplant. Hoe komt dit? Zoals ik het heb begrepen verplaatst geluid zich in vloeistoffen (en vaste stoffen) sneller dan in gassen, omdat vloeistoffen een hogere dichtheid hebben. Logischerwijs zou je dus ook verwachten dat je bij lage temperaturen (lage dichtheid van gas) een hogere snelheid hebt, maar dit is dus niet waar.
Kunnen jullie uitleggen hoe dit dan komt?
Licht:
De lichtsnelheid zou een constante moeten zijn, toch verandert de snelheid van licht als het in een ander medium terechtkomt.. (door lucht langzamer dan door vacuüm, door glas/water ook nog es trager)
Hoe kan een constante nu afhankelijk zijn van de omstandigheden?
Maar nu de echte vraag: Niets met massa kan de lichtsnelheid bereiken (volgens relativiteitstheorie dan toch, dus laat al jullie exotische, vernieuwende en tegenstrijdige theoriën voor het moment even thuis). Maar als het licht nu vertraagd, omdat het zich door lucht beweegt, bijvoorbeeld met een snelheid van 290.000km/s ipv 300.000km/s, is het dan mogelijk dat iets met massa sneller gaat dan dit licht, stel, 295.000km/s?
Immers, DE lichtsnelheid (van 300.000km/s) wordt niet bereikt, maar een snelheid daaronder. De massa wordt nu dus niet oneindig groot, en de tijd staat niet stil.
(nu snap ik wel dat het in lucht of ieder ander gas theoretisch compleet onmogelijk is iets tot de lichtsnelheid te versnellen, maar theoretisch.. hoe komt het dat licht vertraagd in andere media en voor welke snelheid van het licht gelden 'de wetten'? Enkel voor de 'maximale' lichtsnelheid, of voor iedere snelheid die het ergens aanneemt?.. (waardoor dus, wanneer een voorwerp in een ander medium terechtkomt, ZIJN maximumsnelheid ook verandert omdat de snelheid van het licht verandert?)
quote:Ik vermoed omdat de moleculen in het gas harder trillen en dus met meer energie trillingen aan elkaar doorgeven, maar dit is een gokje.Op woensdag 22 december 2004 21:20 schreef TheArowana het volgende:
Hallo, 2 vragen voor de natuurkundigen hier (m'n leraar wist van niets @_@ )..
Geluid:
In onze binas staat dat geluid zich bij hoge temperaturen sneller voortplant. Hoe komt dit?
quote:De lichtsnelheid in vacuum is constant. c is de snelheid van licht in vacuum, in andere media gaat licht iets langzamer.De lichtsnelheid zou een constante moeten zijn, toch verandert de snelheid van licht als het in een ander medium terechtkomt.. (door lucht langzamer dan door vacuüm, door glas/water ook nog es trager)
quote:Het is dus bij de constante gedefinieerd. c is de lichtsnelheid in vacuum.Hoe kan een constante nu afhankelijk zijn van de omstandigheden?
quote:Ik vermoed van niet, want de botsingen die je maakt met het medium zouden uiteindelijk denk ik toch net zo vertragend werken. Deze vraag laat ik echter open voor de die-hard fysicisten.Maar als het licht nu vertraagd, omdat het zich door lucht beweegt, bijvoorbeeld met een snelheid van 290.000km/s ipv 300.000km/s, is het dan mogelijk dat iets met massa sneller gaat dan dit licht, stel, 295.000km/s?
Ik hoop dat je hier al iets verder mee bent.
quote:Ik zal me alleen aan het geluid wagen.Op woensdag 22 december 2004 21:20 schreef TheArowana het volgende:
Hallo, 2 vragen voor de natuurkundigen hier (m'n leraar wist van niets @_@ )..
Geluid:
In onze binas staat dat geluid zich bij hoge temperaturen sneller voortplant. Hoe komt dit? Zoals ik het heb begrepen verplaatst geluid zich in vloeistoffen (en vaste stoffen) sneller dan in gassen, omdat vloeistoffen een hogere dichtheid hebben. Logischerwijs zou je dus ook verwachten dat je bij lage temperaturen (lage dichtheid van gas) een hogere snelheid hebt, maar dit is dus niet waar.
Kunnen jullie uitleggen hoe dit dan komt?
De propagatie van geluid-golven worden veroorzaakt door een aantal parameters. Het is beschreven door middel van elasticiteit, hoe dus het materiaal reageert op een druk-verschil.
Hooke's law beschrijft de relatie tussen spanning en strain(zeg maar uitrekking, bijna hetzelfde als verplaatsing maar niet helemaal) voor infinitesimaal kleine volumes. dit resulteert in een matrix met 81 componenten, maar als je alles zo simpel mogelijk bekijkt kun je dat terugvoeren tot 2 constanten, de lame-parameters.
De snelheid van een geluidgolf is dus hiervan afhankelijk: v= wortel((lamda+2*mu)/dichtheid).
dus als de dichtheid groter wordt is de snelheid lager, maar daarmee bekijk je dus alleen dichtheid, terwijl de andere materiaal-parameters net zo belangrijk zijn.
dat je voor gassen de elastische parameters kunt schrijven als gamma maal P, met "where gamma is the ratio of molar heat capacities of the gas and P is the ambient pressure".
tweede vraag: je duikt hier de relativiteitstheorie in... vanuit het licht gezien is de snelheid constant, maar als het een stof in duikt gaat de snelheid van de golf omlaag ofzoiets.. maar daarmee breekt het licht ook (verandert van richting). En ik geloof als je de lijn van het licht recht door zou trekken in de stof, dat de snelheid dan wel constant zou zijn.. ik weet niet precies maar daar heeft het iets mee te maken :p
, dank)over dat licht moeten idd de die-hard fycisisten zich maar es buigen
Licht in water heeft een snelheid c/n, waarbij n de brekingsindex is. Voor water is n = 1,33
Als je nu electronen hebt die sneller gaan door het water dan c/1,33 (en die zijn er) ontstaat een prachtige blauwe kleur, kenmerkend voor de kernreactorvaten.
De energie die de elektronen nodig hebben is zo'n 260 KeV.
De straling die daarbij vrijkomt (en de blauwe kleur veroorzaakt) heet Cerenkov straling.
In Petten en ook in Delft en Borssele kun je dit fenomeen waarnemen.
En hier
bij een foto op de zuidpool. De typerende blauwe straling wordt veroorzaakt door de kosmische deeltjes die straling veroorzaken: de deeltjes in de atmosfeer hebben een hogere snelheid dan het licht in de atmosfeer.
Mooi hè!
en 260 kev is niet niks, hoe houden ze dat vol? :p
quote:Nou nee. Ze gaan niet sneller dan de 'kosmische maximumsnelheid' van c m/s, maar wel sneller dan het licht in dat medium. En dan is volgens mij die Cherenkovstraling te vergelijken met de schokgolven die ontstaan als een straaljager de geluidsbarriere doorbreekt.Op donderdag 23 december 2004 00:16 schreef KarmaniaK het volgende:
die blauwe kleur ontstaat omdat ze de 'lichtsnelheidsbarriëre' doorbreken? :-o
Edit: nog even nagezocht; die geluidsbarriere-analogie is inderdaad gerechtvaardigd
dat is precies wat ik wilde weten..quote:Maar deze zijn wel weer snel 'afgelopen'Op donderdag 23 december 2004 16:39 schreef ATuin-hek het volgende:
Topics als deze zouden er meer moeten zijn
quote:"Oeee, moojuh lichjus"
(c) Patrick Starfish uit Spongebob Squarepants
sorry, ik heb een zwak voor die cartoon (als in: ik lig erdoor in een deuk)
Mag je dan gewoon de gebruikelijke snelheidstransformaties gebruiken, en voor v1 dan die c/n1 en voor v2 dan c/n2 invullen?
Ik weet het antwoord zo ook niet. En ik moet bekennen dat ik niet zo heel goed meer in de RT zit, behalve op Rude-niveau dan. En de ART heb ik al helemaal geen kaas van gegeten
Maar meedenken kan altijd...Wat betreft:
quote:... heb je redenen om aan te nemen dat dat niet kan?Mag je dan gewoon de gebruikelijke snelheidstransformaties gebruiken, en voor v1 dan die c/n1 en voor v2 dan c/n2 invullen?
quote:offtopicOp vrijdag 24 december 2004 09:03 schreef Maethor het volgende:
[..]
"Oeee, moojuh lichjus"
(c) Patrick Starfish uit Spongebob Squarepants
sorry, ik heb een zwak voor die cartoon (als in: ik lig erdoor in een deuk)
Patrick, are you as mad as the rest?
-Yeah...
So what's your problem?
-I can't see my forehead...
Ik vind jouw gele onderbroek ook mooi Patrick...
-Weet je, deze was wit toen ik 'm kocht...
spongebob rules...
/offtopic
quote:Mja, misschien denk ik te moeilijk. Maar de relatieve snelheid van het foton hangt natuurlijk ook af van de padlengte door de media. Heb er een heel weekend voor om er over na te denken... heb je redenen om aan te nemen dat dat niet kan?
Maar ik denk idd dat je gewoon de snelheden met brekingsindex in de Einstein-snelheidstrafo's mag invullen. Vond het wel een leuk vraagstuk.
quote:Niet?
Ontopic: ik denk dr ook nog even over na dit weekend.
quote:Had je een vuiltje in je oog?
Overigens juich ik natuurlijk dit soort topics alleen maar toe.
quote:Natuurlijk. De standaard SRT formules blijven correct. Daar kan geen medium tegen op.Op zondag 26 december 2004 00:19 schreef Haushofer het volgende:
Mja, kom toch tot de conclusie dat je de snelheden simpelweg mag invullen. Waarschijnlijk dacht ik idd te moeilijk. Maar als iemand hier iets op tegen heeft: Ik ben erg benieuwd !
Overigens juich ik natuurlijk dit soort topics alleen maar toe.
V1 = c/n1 en v2 = c/n2.
quote:Ik ga me ook maar niet wagen aan dingen als de lichtsnelheid, maar volgens mij werkte het toch net iets anders (naja, waarschijnlijk gebruik ik alleen andere woorden).Op woensdag 22 december 2004 21:39 schreef -Pepe- het volgende:
[..]
Ik zal me alleen aan het geluid wagen.
De propagatie van geluid-golven worden veroorzaakt door een aantal parameters. Het is beschreven door middel van elasticiteit, hoe dus het materiaal reageert op een druk-verschil.
Hooke's law beschrijft de relatie tussen spanning en strain(zeg maar uitrekking, bijna hetzelfde als verplaatsing maar niet helemaal) voor infinitesimaal kleine volumes. dit resulteert in een matrix met 81 componenten, maar als je alles zo simpel mogelijk bekijkt kun je dat terugvoeren tot 2 constanten, de lame-parameters.
De snelheid van een geluidgolf is dus hiervan afhankelijk: v= wortel((lamda+2*mu)/dichtheid).
dus als de dichtheid groter wordt is de snelheid lager, maar daarmee bekijk je dus alleen dichtheid, terwijl de andere materiaal-parameters net zo belangrijk zijn.
De hitte van een gas wordt voor een groot deel bepaald door de snelheid van de moleculen. Geluidsgolven planten zich voort door botsingen tussen die moleculen. Als die moleculen sneller bewegen (en het gas dus heter is) zullen ze sneller botsen, en het geluid zal zich sneller voortplanten. En voor de duidelijkheid en illustratie: een stikstofmolecuul in de lucht gaat dus gemiddeld net zo snel als het geluid.
Lichtsnelheid is constant. De snelheid waarmee het door een medium gaat zegt iets over het medium, of liever gezegd: in hoeverre de massa van het medium de ruimtetijd verbuigt.
quote:Het is fijn om bevestiging te krijgen, YosomiteOp zondag 26 december 2004 01:10 schreef Yosomite het volgende:
[..]
Natuurlijk. De standaard SRT formules blijven correct. Daar kan geen medium tegen op.
V1 = c/n1 en v2 = c/n2.
Ik blijf SRT soms toch verdraaid lastig vinden. En dan ga je al snel moeilijker nadenken dan nodig is. quote:De verschillen waar jij het over hebt zijn onmerkbaar minimaal. Wat er eigenlijk gebeurt: De grotere dichtheid van moleculen buigt de ruimtetijd (hoewel we het hier over een compleet verwaarloosbare kromming hebben), zodat de tijd iets anders verloopt. Lokaal is de constante dus hetzelfde, alleen van "buitenaf" niet.De lichtsnelheid zou een constante moeten zijn, toch verandert de snelheid van licht als het in een ander medium terechtkomt.. (door lucht langzamer dan door vacuüm, door glas/water ook nog es trager)
Hoe kan een constante nu afhankelijk zijn van de omstandigheden?
Natuurlijk buigt een glas water de ruimtetijd niet echt veel meer dan een hap lucht, maar in theorie is dit wel zo.
Het wordt pas echt merkbaar bij sterren die het licht van achtergelegen sterren buigen.
Althans, ik dacht dat dit de correcte verklaring was, ik mag mezelf geen natuurkundige noemen, dus wees niet verbaasd als ik er naast zit.
quote:Euj, dat ligt echt niet aan de kromming van ruimte-tijd; je haalt nu dingen doormekaar.Op zondag 26 december 2004 13:59 schreef Speth het volgende:
[..]
De verschillen waar jij het over hebt zijn onmerkbaar minimaal. Wat er eigenlijk gebeurt: De grotere dichtheid van moleculen buigt de ruimtetijd (hoewel we het hier over een compleet verwaarloosbare kromming hebben), zodat de tijd iets anders verloopt. Lokaal is de constante dus hetzelfde, alleen van "buitenaf" niet.
Natuurlijk buigt een glas water de ruimtetijd niet echt veel meer dan een hap lucht, maar in theorie is dit wel zo.
Het wordt pas echt merkbaar bij sterren die het licht van achtergelegen sterren buigen.
Althans, ik dacht dat dit de correcte verklaring was, ik mag mezelf geen natuurkundige noemen, dus wees niet verbaasd als ik er naast zit.
Zwaartekracht is welliswaar een gevolg van de ruimte-tijdkromming, maar dat de lichtsnelheid anders is in een medium, heeft een andere oorzaak ( en heeft te maken met een totaal andere kracht). Het volgt uit de wetten van Maxwell, die de tijdsveranderingen in de elektrische en magnetische velden beschrijven. Als je daar met wat vectorcalculus die vergelijkingen gaan omschrijven met alleen de elektrische of magnetische termen erin, krijg je een golfvergelijking ( met 2e afgeleides naar de tijd en plaats ) De snelheid van een elektromagnetische golf blijkt nu de wortel van 1/(u0*e0) te zijn, waarbij de u en e constantes zijn: de elektrische susceptabiliteit en de magnetische permeabiliteit, in vacuum. En die snelheid blijkt de lichtsnelheid te zijn. Voor een medium worden die vervangen door de bijbehorende waarden voor die media. Wat erg mooi is, is dat deze vgl al in de 19e eeuw zijn opgeschreven, en waaruit dus al blijkt dat de lichtsnelheid niet afhangt van de bewegende waarnemer, maar alleen van het medium. De vergelijkingen van Maxwell waren consistent met de relativiteitstheorie, zo'n 40 jaar voordat Einstein met zijn theorie op de proppen kwam !
Het gaat hier dus om elektromagnetisme, en zeker niet om zwaartekracht. Zoals je zei, de kromming van ruimte-tijd dmv een "normaal" materiaal is belachelijk klein. Die kun je overigens vast wel uitrekenen met de Einstein-vergelijkingen. Moet je alleen oa de energie-momentum tensor van een glas water kennen
quote:Ik buig mijn hoofd in excuusOp zondag 26 december 2004 16:44 schreef Haushofer het volgende:
[..]
Euj, dat ligt echt niet aan de kromming van ruimte-tijd; je haalt nu dingen doormekaar.
Zwaartekracht is welliswaar een gevolg van de ruimte-tijdkromming, maar dat de lichtsnelheid anders is in een medium, heeft een andere oorzaak ( en heeft te maken met een totaal andere kracht). Het volgt uit de wetten van Maxwell, die de tijdsveranderingen in de elektrische en magnetische velden beschrijven. Als je daar met wat vectorcalculus die vergelijkingen gaan omschrijven met alleen de elektrische of magnetische termen erin, krijg je een golfvergelijking ( met 2e afgeleides naar de tijd en plaats ) De snelheid van een elektromagnetische golf blijkt nu de wortel van 1/(u0*e0) te zijn, waarbij de u en e constantes zijn: de elektrische susceptabiliteit en de magnetische permeabiliteit, in vacuum. En die snelheid blijkt de lichtsnelheid te zijn. Voor een medium worden die vervangen door de bijbehorende waarden voor die media. Wat erg mooi is, is dat deze vgl al in de 19e eeuw zijn opgeschreven, en waaruit dus al blijkt dat de lichtsnelheid niet afhangt van de bewegende waarnemer, maar alleen van het medium. De vergelijkingen van Maxwell waren consistent met de relativiteitstheorie, zo'n 40 jaar voordat Einstein met zijn theorie op de proppen kwam !
Het gaat hier dus om elektromagnetisme, en zeker niet om zwaartekracht. Zoals je zei, de kromming van ruimte-tijd dmv een "normaal" materiaal is belachelijk klein. Die kun je overigens vast wel uitrekenen met de Einstein-vergelijkingen. Moet je alleen oa de energie-momentum tensor van een glas water kennen
Maar mocht het je nog interesseren: zwaartekracht speelt alleen op grote schaal een rol. Als je het over de eigenschappen van materialen hebt, dan heb je het vaak over het elektromagnetisme ( de eigenschap van een element hangt bijvoorbeeld sterk af van de elektronen ) Zwaartekracht is op atomaire schaal zo'n factor 1038 zwakker dan de Coulombkracht, de kracht tussen elektrische ladingen. Kun je erg eenvoudig uitrekenen, want de klassieke formules voor het berekenen van de elektrische en de gravitatiepotentiaal hebben dezelfde vorm. Zwaartekracht kun je namelijk ook als een soort lading zien, alleen dan altijd met hetzelfde teken. Daarom is zwaartekracht ook altijd aantrekkend, en heeft ze, hoewel ze erg zwak is, toch nog grote invloed op grote afstanden.
Als licht met een bepaalde hoek weer wordt uitgezonden nadat het opgenomen is door het atoom krijg je een 'breking' in het licht..
Wat blijft Wikipedia geweldig he
Zelfs ik snap dit.quote:Tja, weer dat verhaal van "hoe interpreteer je het"....je kunt in principe de verminderde snelheden regelrecht in de vergelijkingen stoppen, dus kun je het opvatten als een algehele vertraging. Doet me een beetje denken aan dat moment, dat ik voor het eerst uitrekende hoe snel een elektron door een stroomdraad gaat. Wie doet een gokje? En welke snelheden moet je hier onderscheiden? ( voor de koelkast ) Orde van grootte is ook goedOp zondag 26 december 2004 18:39 schreef DionysuZ het volgende:
licht dat door een medium gaat gaat niet trager.. het gaat er met lichtsnelheid c doorheen. Probleem is dat het licht steeds 'botst' tegen de materie in het medium.. daardoor wordt het opgenomen door het atoom en bijna direct weer uitgezonden. De 'bijna direct' parameter zorgt ervoor dat het licht vertraagd wordt.. maar tussen de atomen heeft licht gewoon snelheid c.
Als licht met een bepaalde hoek weer wordt uitgezonden nadat het opgenomen is door het atoom krijg je een 'breking' in het licht..
quote:De snelheden die je zult moeten onderscheiden is het oversrpingen van een elktron van het ene atoom naar het andere. Maar aangezien er aan het einde van de stroomdraad weer andere atomen zitten zal het heel lang duren voordat het elektron dat je erin gestop hebt eindelijk uit de draad zal komen.Op zondag 26 december 2004 22:17 schreef Haushofer het volgende:
Doet me een beetje denken aan dat moment, dat ik voor het eerst uitrekende hoe snel een elektron door een stroomdraad gaat. Wie doet een gokje? En welke snelheden moet je hier onderscheiden? ( voor de koelkast ) Orde van grootte is ook goed
Onderstaande site kwam ik trouwens gisteren tegen, deze legt heel duidelijk uit hoe de string theorie is ontstaan en verklaard ook nog eens even hoe het zit met zwaartekracht. En verder de overige basale krachten, elktromagnetisme en de kernkracht.
http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html
