امبراطور الظلام
عدد الرسائل : 30
العمر : 31
نقاط : 29380
تاريخ التسجيل : 04/04/2008
 |  موضوع: لمحه عن النظريه النسبيه لأينشتاين : E = mc^2 الجزء الرابع الثلاثاء أبريل 22, 2008 11:47 pm | |
| لمحه عن النظريه النسبيه لأينشتاين : E = mc^2 : E = mc2 هي معادله من الفيزياء النظريه التي تحدد العلاقه بين الكتله (m) للطاقه (E), حيث الطاقه تساوي الكتله مضروبه بمربع سرعة الضوء . مغزى النظريه : مغزى النظريه هو : لكل جسم متواجد في حالة سكون في أطار علاقة ما يوجد طاقه, بشكل كتله, وهذا بالتناقض مع الميكانيك النيوتوني الذي به كل جسم ساكن لا يتواجد به أي طاقه أطلاقاً . ومن هذا السبب يقال أحياناً للكتله "طاقة السكون" للجسم. ويمكننا أن نرى ال- E في المعادله بأنها مجموع الطاقه للجسم, وتساوي الكتله فقط عندما يكون الجسم في حالة السكون. وعندما يكون الجسم في حالة الحركه ال- E يتحول ألى كتله وألى طاقه ثابته. ويمكننا أيضاً شرح هذا من الأتجاه المعاكس, مثال : الفوتون لا يحوي أي كتله, ولغيوم الفوتونات المتحركه في الفراغ يوجد كتله M, كتلة المجموعه, من تأثير الطاقه الثابته للمجموعه. نتائج : من خلال النظريه النسبيه الخاصه, نستنتج التواصل من المعادله بين الطاقه والكتله, وأن الكتله هي شكل من أشكال الطاقه. ومن هنا بدأت فكرت القنبله الذريه . وهذه المعادله غيرت نظرت الفيزيائيين بفهمهم للكتله, حيث عندما يقال طاقه المقصود كتله بوضع ساكن, وعندما نقول الكتله هي أمر غير ثابت, وهي تتغير بالملائمه مع السرعه.
خلفيه ونتائج : المعادله هي نتيجه من بحوث ألبرت أينشتاين على التعلق في محتوى الطاقه. النتيجه المشهوره للبحث هذا هي بأن كتلة الجسم هي قدر من طاقته. ولفهم هذه العلاقه يمكننا المقارنه بين القوه الكهرومغناطيسيه لقوة الجاذبيه. في الكهرومغناطيسيه الطاقه بشكل حقول (كهربيه ومغناطيسيه) المربوطين بقوه. في الجاذبيه متواجده في الماده نفسها. الحقيقه بأن الكتله تطوي عامل الزمن (في وضع أن مكونات القوى المركزيه لا تستطيع فعل هذا) ليس بالصدفه. حسب المعادله, كمية الطاقه القصوى التي نستنتجها من الكتله تساوي الكتله مضروبه في مربع سرعة الضوء. وحتى لكتل صغيره نسبياً, قيمة الطاقه الساكنه هائله. المعادله كانت ضروريه لبناء القنبله الذريه. بواسطة قياس الكتله لنواة ذرات مختلفه, وأنقصت من عدد البروتونات والنيترونات للنواة, وأمكنتنا من قياس طاقة الوصل بين مركبات نواة الذره. حساب من هذا النوع أرشدنا ألى أنه يمكن أستخلاص طاقه من أتحاد ذرات خفيفه أو أنشطار ذرات ثقيله, وأمكنتنا من حساب كمية الطاقه الناتجه من وراء هذه العمليه. وأنتبهوا بأن كتلة النيترونات والبروتونات تبقى في نهاية العمليه وأيضاً يمثلون كميه من الطاقه.
أينشتاين كتبها بالصوره التاليه : dm = L/c² حيث "L" محل "E" وتمثل الطاقه , والحرف E أستعمل في مقال أخر لتمثيل الطاقه .
حسب المعادله, الطاقه لكيلوغرام واحد من الكتله هو :
89,875,517,873,681,764 جول أو
24,965,421,632 كيلوواط / ساعه أو
21.48076431 ميجا طن من الماده المتفجره من نوع TNT. هام جداً أن نقول هو بأنه نادراً أن تصل بشكل عملي تحول الكتله ألى طاقه بشكل 100%. التحول المطلق يحدث فقط في لقاء الماده مع ضد الماده, وغالباً ما نحصل خلال التصادم على مواد ثانويه ذات كتله لا تساوي صفر, محل طاقه. أستعمال المعادله : المعادله E=mc² تجري على كل شيئ عنده كتله, وتقدر بأن الكتله هي طاقه. وأستعمال المعادله لأجسام متحركه متعلقه بتقدير الكتله التي سنستعملها في المعادله. وبشكل عام المعادله تستعمل على أجسام غير متحركه. ولكن, يمكنه أن يكون متحركاً بالمقارنه من نقطه نسبيه ثانيه. زمن النقطه الثانيه المعادله غير صحيحه. وللتذكير فقط أقول لكم بأنه في الفيزياء المتقدمه الكتله هي "أينفاريانت" والطاقه ليست كذلك . حساب وأستعمال الكتله النسبيه : في مقالات أينشتاين أعطوا  التي تسمى اليوم "الكتله النسبيه" وهذا متعلق ب"الكتله الساكنه"  (حيث كتلة الجسم من الكتله المنسوب أليها والموجود بها) من خلال الطريقه التاليه :  وللوصول ألى المعادله  علينا البدء في المعادله  (هذه حقيقة الربط النسبي لفيكنور الحركه الأربعه في فضاء مينكوفسكي) حيث الحركه :  هي صفر ( ومن هنا السرعه  أيضاً تساوي صفر). ومن هنا في حاله خاصه للجسم الساكن,  تساوي  , أو . وهذه هي الحاله الوحيده التي تكون بها المعادله على شكل . وفي كل سرعه ثانيه علينا أرجاع العامل  للمعادله في المعادله العامه.أذا وضعنا الأن  في المعادله نحصل على  , وهذا في زمن السكون, وبسرعه , كمية الكتله الساكنه تساوي كمية الكتله النسبيه, ويمكننا كتابة المعادله حيث- : لا يوجد فرق ألا نضطر أن نقول بأن هو ل . وهذا من خلال أستعمال الكتله النسبيه في المعادله حيث يجب أن تكتب هكذا وليست صحيحه للأجسام المتحركه بأي سرعة كانت, وفقط في سرعة صفر, حيث هو فقط ل- .المعادله العامه هي : أستعمال بالكتله الساكنه:الفيزيائيين اليوم لا يستعملون الكتله النسبيه في الحساب, ويستعملون فقط الكتله الساكنه حيث E = mc² وهي طاقة السكون عندما الجسم يكون في حالة السكون . وفي هذه الحاله المعادله صحيحه فقط للأجسام الثابته. والمعادله للأجسام التي تتحرك بأي سرعة كانت هي : , حيث  هو حركة الجسم النسبيه. حقيقه هذه تختصر E = mc² لحالة سرعة صفر. تقريب في السرعات البطيئه جداً بالمقارنه مع سرعة الضوء :حاصل الطاقه هو الطاقه الثابته وطاقة السكون, حيث m0c² طاقة السكون هي الطاقه الثابته ونشرحها من خلال : وفي السرعات البطيئه بالمقارنه مع سرعة الضوء  يلائم هذا القول للقول الكلاسيكي للطاقه الثابته.  . ويمكننا أن نقول بأنه -  عن طريق توسيع γ بأستعمال معادلة تيلور.  . ووضعها في المعادله الأصليه يعطينا التالي :  , ومن هنا m0v² = E total - E rest½ أو E total = E rest + ½m0v² , التقدير النسبي للطاقه الذي لا يتطابق مع التقدير النيوتوني للطاقه الذي يعتبر ثابت لا غير. هذا يدلنا على أن الطاقه القليله في الميكانيك النسبي والكلاسيكي لا يتساوى . وما هو المشترك؟ فقط التعبير للطاقه الثابته, ليس مجموع كل الطاقه. أثبت أينشتاين بأن الميكانيك الكلاسي يخطئ في حالة السرعات العاليه أو في الأجسام العملاقه , وقوانين الميكانيك الكوانتي تناقض قوانين الميكانيك النيوتوني الكلاسيكي. الخلاصه : صناعة القنبله الذريه غايه في البساطه وكل ما نحتاجه هو ألى المكونات التاليه : (التجربه على مسؤولية المستعمل) :-) أ) 50 كيلوغرام من نظير مادة اليورانيوم U-235 نسبة النقاوه 99.999 % ب) أسطوانه فولاذيه ج) ماده متفجره كلاسيكيه.
طريقة العمل : أصنع من نظير اليورانيوم كتله كرويه على شكل برتقاله عملاقه وأقطع الكره ألى قسمين متساويين. ضع الأنصاف داخل الأسطوانه حيث يمكنهما الأنزلاق لملاقات كل نصف الأخر وتكوين كره مجدداً . ضع كميه من المتفجرات الكلاسيكيه في أطراف الأسطوانه حيث يتلاقى الأنصاف لتشكيل كره بعد أنفجار المتفجرات الكلاسيكيه في أطراف الأسطوانه. (ملاحظه هامه : على فولاذ الأسطوانه أن يكون بدرجه من القوه حيث لا يتمزق من تأثير الأنفجار الكلاسيكي في أطراف الأسطوانه - وعليه أن يصمد فتره من الزمن لا تقل عن "3" ثوان بعد أصطدام نصفي الكره التي قسمناها من نظير مادة اليورانيوم U-235 بعد التفجير الكلاسيكي والمحافظه عليه مضغوطاً في الأسطوانه الفولاذيه معاً فترة "3" ثانيه) وهكذا نكون قد أوصلناه ألى الكتله الحرجه التي سبق وشرحنا معناها وينطلق النيوترون الأول من أحدى ذرات اليورانيوم لا على التعيين ويشطر الذره المحاديه التي بدورها تعطي 2.8 نيتروناً وطاقه عملاقه ويبدأ الأنشطار التسلسلي الهندسي .
المشكله الوحيده في الصنع هي : الحصول على نظير اليورانيوم U-235 النقي ,حيث لا يباع في الأسواق ويتطلب صناعته مفاعلات ذريه وماء ثقيل والكثير الكثير من المعرفه والوقت .
أما صناعة القنبله الهيدروجينيه فهي أبسط بعد من سابقتها الذريه حيث كل ما علينا هو أن نقوم بوضع أسطوانة من نظائر الهيدروجين (ديتريوم+تريتيوم) بجانب القنبله الذريه التي تعطينا الكميه اللازمه من الحراره لتوحيد نظائر الهيدروجين التي بدورها تعطينا طاقه أكبر بمئات المرات من أنشطار اليورانيوم في لحظة الأتحاد , وهذه العمليه هي العمليه ذاتها التي تحدث على ظهر الشمس وتمدنا بالدفئ والحراراه وبالتالي الحياة.
| |
|
