Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
01616 026201 16261610 na godz. na dobę w sumie
Teoria Względności – Fale Grawitacyjne - ebook/pdf
Teoria Względności – Fale Grawitacyjne - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 76
Wydawca: Self Publishing Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-272-4269-3 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> popularnonaukowe
Porównaj ceny (książka, ebook (-8%), audiobook).

„Teoria Względności – Fale Grawitacyjne” zawiera pomocnicze materiały do wykładu wygłoszonego przeze mnie dla słuchaczy Uniwersytetu Trzeciego Wieku w Uniwersytecie Wrocławskim. Między innymi została opisana zaproponowana przeze mnie bardzo prosta i tania w realizacji metoda detekcji fal grawitacyjnych.

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Teoria Względności k a i s O w e i n g b Z i Fale Grawitacyjne 12 OZҭACZEҭIA B – notka biograficzna C – ciekawostka D – propozycja wykonania doświadczenia H – informacja dotycząca historii fizyki I – adres strony internetowej K – komentarz P – przykład U – uwaga Zbigniew Osiak (Tekst) TEORIA WZGLĘDҭOŚCI Fale Grawitacyjne Małgorzata Osiak (Ilustracje) © Copyright by Zbigniew Osiak (text) and Małgorzata Osiak (illustrations) Wszelkie prawa zastrzeżone. Rozpowszechnianie i kopiowanie całości lub części publikacji zabronione bez pisemnej zgody autora tekstu i autorki ilustracji. Portret autora zamieszczony na okładkach przedniej i tylnej Rafał Pudło Wydawnictwo: Self Publishing ISBN: 978-83-272-4269-3 e-mail: zbigniew.osiak@live.com Wstęp 05 W 2011 i 2012 wygłosiłem dla słuchaczy Uniwersytetu Trzeciego Wieku w Uniwersytecie Wrocławskim cykl wykładów: 01. Teoria Względności – Podstawy 02. Teoria Względności – Wyniki/Rezultaty 03. Teoria Względności – Testy 04. Teoria Względności – Zastosowania 05. Teoria Względności – Problemy 06. Teoria Względności – Błędne Interpretacje 07. Teoria Względności – Prekursorzy 08. Teoria Względności – Twórcy 09. Teoria Względności – Kulisy 10. Teoria Względności – Kosmologia Relatywistyczna 11. Teoria Względności – Czarne Dziury 12. Teoria Względności – Fale Grawitacyjne 13. Teoria Względności – Antygrawitacja 14. Teoria Względności – Kalendarium Wstęp 06 Pomocnicze materiały do tych wykładów zostaną zamieszczone na Platformie Dystrybucji Cyfrowej Virtualo w postaci eBooków. Szczegółowe informacje dotyczące sygnalizowanych tam zagadnień zainteresowani Czytelnicy znajdą w innych moich eBookach: Z. Osiak: Szczególna Teoria Względności. Virtualo 2012. Z. Osiak: Ogólna Teoria Względności. Virtualo 2012. Z. Osiak: Antygrawitacja. Virtualo 2012. Z. Osiak: Giganci Teorii Względności. Virtualo 2012. Z. Osiak: Energia w Szczególnej Teorii Względności. Virtualo 2012. Z. Osiak: Energy in Special Relativity. Virtualo 2011. Z. Osiak: Encyklopedia Fizyki. Virtualo 2012. Wykład 12 TEORIA WZGLĘDҭOŚCI Fale Grawitacyjne dr Zbigniew Osiak Portrety wykonała Małgorzata Osiak Plan wykładu 08 • Fale grawitacyjne • Równania pola są równaniami falowymi • Fale grawitacyjne są poprzecznymi falami kwadrupolowymi • Źródła fal grawitacyjnych • Emisja fal grawitacyjnych • Astronomiczny (pośredni) dowód istnienia fal grawitacyjnych • Typy (rodzaje) detektorów fal grawitacyjnych • Cylindryczne detektory rezonansowe • Cylindryczny detektor rezonansowy Webera • AURIGA • EXPLORER • NAUTILUS • ALLEGRO • Sferyczne detektory rezonansowe • Sferyczny detektor rezonansowy Forwarda • MiniGRAIL Plan wykładu 09 • Elektromagnetyczne detektory rezonansowe • Naziemne laserowe detektory interferencyjne • TAMA 300 • GEO 600 • VIRGO • LIGO • AIGO • CLIO • LCGT • Kosmiczne laserowe detektory interferencyjne • LISA • Mikrofalowy generator i detektor helowy • Równania Maxwella-Hertza • Równania Maxwella-Hertza w STW • Równania Maxwella-Hertza w OTW • Zmodyfikowane równania Maxwella-Hertza Plan wykładu 10 • Grawitacyjne prawo Faradaya • Grawitacyjne prawo Ampѐre’a • Interakcja grawito-magnetyczna • Grawito-magnetyczna metoda detekcji fal grawitacyjnych • Interakcja grawito-elektryczna • Grawito-elektryczna metoda detekcji fal grawitacyjnych • Obwód LC w niestacjonarnym polu grawitacyjnym • Wyznacznik metryki Schwarzschilda • Przykładowe wartości indukcji magnetycznej • Szumy w układach elektronicznych • Fale grawitacyjne a problem “białych niedźwiedzi” • Indeks nazwisk Fale grawitacyjne 11 • Fale grawitacyjne to rozchodzące się z prędkością światła zmiany składowych tensora metrycznego czasoprzestrzeni. Fale grawitacyjne przenikają bez zniekształceń przez wszystkie ośrodki. • Źródłami fal grawitacyjnych są poruszające się ciała, których tensor momentu kwadrupolowego posiada niezerowe składowe. Albert Einstein (1879-1955) • Fale grawitacyjne są poprzecznymi falami kwadrupolowymi. • Istnienie fal grawitacyjnych przewidział Einstein w 1916. • Zauważył on, że równania niestacjonarnego słabego pola grawitacyjnego w próżni mają postać równania falowego. • A. Einstein: ̱äherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 1, 32 (1916) 688-696. Przybliżone całkowanie równań pola grawitacyjnego. Równania pola są równaniami falowymi 12 • Równania niestacjonarnego słabego pola grawitacyjnego w próżni mają postać równania falowego. 3 ∑ =β 1 2 γ∂ µν β ∂∂ xx β − 1 2 c 2 γ∂ µν 2 ∂ t = ,0 g γ+δ= µν µν , γ µν µν 1 • gµν – składowa tensora metrycznego czasoprzestrzeni • δµν – delta Kroneckera =δµν 1   0  ν=µ⇔ ν≠µ⇔    = 0001   0010   0100  1000        • Z. Osiak: Ogólna Teoria Względności. Self Publishing (2012) www.virtualo.pl Fale grawitacyjne są poprzecznymi falami kwadrupolowymi 13 t = 0 y T t = 4 y T t = 2 t = 0 1 8 2 1 8 2 7 3 7 3 6 4 5 y 6 4 5 x γ = 0+ x γ+ = 0 1 8 2 T t = 4 8 1 2 7 3 7 3 6 4 5 x γ = 0+ y 6 5 4 x γ+ = 0 T t = 2 y y 6 4 5 y 6 4 5 7 3 7 3 1 8 2 1 8 2 t = T3 4 8 1 2 t = T3 4 8 1 2 7 3 7 3 y 6 5 4 x γ = 0+ y 6 5 4 x γ+ = 0 x γ = 0+ x γ+ = 0 • Rysunek przedstawia jak oddziałują z falami grawitacyjnymi cząstki próbne początkowo rozmieszczone w równych odstępach na okręgu. Składowe γ+ i γ× opisują dwie niezależne polaryzacje fali biegnącej wzdłuż osi z. df γ−=γ=γ + 11 22 df γ=γ=γ× 12 21 • Z. Osiak: Ogólna Teoria Względności. Self Publishing (2012) www.virtualo.pl Źródła fal grawitacyjnych 14 • Źródłami fal grawitacyjnych są poruszające się ciała, których tensor momentu kwadrupolowego posiada niezerowe składowe. • Ciałami takimi są między innymi: • Gwiazda będąca elipsoidą obrotową (z wyjątkiem kuli) wirującą wokół jednej ze swych osi. • Dwie gwiazdy o różnych lub równych masach krążące wokół ich wspólnego środka masy. • Kolapsująca grawitacyjnie gwiazda nie będąca kulą. Emisja fal grawitacyjnych 15 • Moc energii wysyłanej w formie fal grawitacyjnych przez poruszające się ciała, będące emiterami, dana jest wzorem: − dE dt = G 45c 5 3 3 ∑∑ = 1α = 1β 3 ∂ ∂ t 3    αβ D 2    G c45 5 = ,6 1218 ⋅ 10 − 55 3 s 2 kgm Bezśladowy tensor momentu kwadrupolowego układu punktów materialnych: D αβ = ∑ i ( βα xx3M i i i − R δ 2 i αβ ) , Ri = promień wodzący i-tego punktu materialnego Bezśladowy tensor momentu kwadrupolowego ciągłego rozkładu mas: D αβ df = ∫∫∫ V ( βα ρ x3x δ− αβ )dV xx γ γ , ρ = gęstość, ( , =βα )3,2,1 P Wszystkie składowe tensora momentu kwadrupolowego kuli są równe zeru. • A. Einstein: Über Gravitationwellen. Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 1 (1918) 154-167. O falach grawitacyjnych. • L. Landau, E. Lifszic: Teoria pola. PWN, Warszawa 1958. [Strona 353] Emisja fal grawitacyjnych 16 P Moc energii emitowanej w postaci fal grawitacyjnych przez dwa ciała każde o masie m, odległe o l od siebie poruszające się po okręgu wokół ich środka masy z prędkością kątową ω: − dE dt 8 ⋅= 5 G 5 c ⋅ 2 ⋅ lm 4 6 ω⋅ G8 5 c5 ≈ 98,1 ⋅ 10 − 51 3 s 2 kgm =ω Gm 3l − dE dt 8 ⋅= 5 4 G 5 c ⋅ 5 m 5 l 4 G8 5 c5 ≈ 103,1 ⋅ − 83 7 m 34 skg • И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев: Гравитационные волны и „сверхзвезды”. Доклады АН СССР 155, 5 (1964) 1039-1041. • Z. Osiak: Ogólna Teoria Względności. Self Publishing (2012) www.virtualo.pl Astronomiczny (pośredni) dowód istnienia fal grawitacyjnych 17 • Taylor wykazał w 1979, że podwójny pulsar PSR 1913+16 emituje fale grawitacyjne. Po czterech latach obserwacji zarejestrował, że okres obiegu orbity pulsara zmniejsza się o 75 milionowych części sekundy na rok. • Pulsar i towarzysząca mu gwiazda neutronowa tracą energię i zbliżają się do siebie. Zgodnie z trzecim prawem Keplera okres obiegu orbity staje się krótszy. Joseph Hooton Taylor (ur. 1941) • Pulsar ten okrąża gwiazdę neutronową, z okresem wynoszącym 7,75 godzin i obraca się wokół swojej osi w ciągu 0,06903 sekundy. Odległy jest od Ziemi o 1600 lat świetlnych. • J. H. Taylor, L. A. Fowler and P. M. McCulloch: Measurements of General Relativistic Effects in the Binary Pulsar PSR1913+16. Nature 277 (1979) 437-440. Typy (rodzaje) detektorów fal grawitacyjnych 18 • Detektory rezonansowe • cylindryczne • sferyczne • elektromagnetyczne • Laserowe detektory interferencyjne • naziemne • kosmiczne • Mikrofalowe detektory i generatory helowe • Detektory grawito-elektro-magnetyczne Typy (rodzaje) detektorów fal grawitacyjnych 19 • Cylindryczne detektory rezonansowe • Detektor Webera • AURIGA • EXPLORER • NAUTILUS • ALLEGRO • Sferyczne detektory rezonansowe • Detektor Forwarda • MiniGRAIL • Elektromagnetyczne detektory rezonansowe Typy (rodzaje) detektorów fal grawitacyjnych 20 • Naziemne laserowe detektory interferencyjne • TAMA 300 • GEO 600 • VIRGO • LIGO • AIGO • CLIO • LCGT • Kosmiczne laserowe detektory interferencyjne • LISA Cylindryczne detektory rezonansowe 21 • Cylindryczny detektor rezonansowy to walec wykonany z jednorodnego metalu, na powierzchni którego umieszczone są przetworniki piezoelektryczne rejestrujące drgania wywołane przez falę grawitacyjną. Cylindryczny detektor rezonansowy Webera 22 • Pierwszy detektor promieniowania grawitacyjnego został zbudowany przez Webera w 1960. • Stanowiły go dwa zawieszone w próżni aluminiowe cylindry o średnicy 90 cm i masie 3,5 tony, oddalone od siebie o 1000 km. Czujnikami drgań były kryształy piezoelektryczne. • Tylko równoczesna detekcja sygnału przez oba Joseph Weber (1919-2000) walce miała stanowić dowód istnienia fal grawitacyjnych. • Antena Webera jest anteną wąskopasmową. Może rejestrować tylko sygnały o częstotliwościach odpowiadających częstotliwościom drgań własnych anteny, czyli około 1,6 kHz. • J. Weber: Detection and Generation of Gravitational Waves. Physical Review 117, 1 (January 1, 1960) 306-313.
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Teoria Względności – Fale Grawitacyjne
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: