تحقیق در مورد گرانش سیارات 18 ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

مقدمه

صریحا فیزیک درون سیارات را شاخه اى از ژئوفیزیک بدانیم لکن این علم قرابت زیادى با ژئوفیزیک زمین سخت دارد.ژئو فیزیک معمولا به دو معناى عام و خاص به کار مى رود.به معناى عام ژئوفیزیک شامل مطالعه فیزیک زمین در کلیه پدیده هاى وابسته مى باشد.از این رو هواشناسى و فیزیک جو،فیزیک اقیانوسها،مغناطیس کره زمین و پیرامون آن و دینامیک زمین را علاوه بر مطالعه پدیده هاى درونى مورد مطالعه قرار مى دهد.

اما به معناى خاص ژئوفیزیک در موردپدیده هاى فیزیکى درون زمین سخت سخن مى گوید و شامل شاخه هایى چون گرانى سنجی،لرزه شناسی،ژئوفیزیک، ژئو الکتریک،ژئودینامیک،فیزیک سنگ ،زمین گرمایى و.... مى شود.چنین تطابقى در مورد فیزیک سیارات نیز وجود دارد.فیزیک سیارات نیز به مفهوم کلى در مورد درون سیارات، اتمسفرومگنتوسفر آنها و نیز دینامیک سیارات(حرکت هاى مدارى ،وضعی،تقدیمى و...) سخن مى گوید.لکن مطالعه پدیده هاى درون سیارات موضوع شاخه زمین شناسى سیارات(سیاره شناسى )مى باشد و استفاده از روشهاى فیزیکى در شناخت این پدیده ها موضوع فیزیک درون سیارات است.در همة موارد فوق روش کار بر اندازه گیرى میدان هاى فیزیکى (گرانی،مغناطیسى و...) کار بر روى داده هاواطلاعات و تصحیح اندازه گیریها با توجه به دانسته هاى موجود و تجسس هاى آزمایشگاهى و نهایتا" تجزیه و تحلیل هاى فیزیکى بنا شده است.مطالعه دقیق این شاخه از نجوم،در وهله اول نیازمند شناخت نظریات مربوط به پیدایش منظومه شمسى است چرا که نوع شکل گیرى وتکامل منظومه خورشیدى در ساختار اجرام موجود در آن دخیل بوده است.بخصوص مواد درون این اجرام نتیجه نحوه تشکیل کل منظومه مى باشد.در یک تقسیم بندى غیر دقیق مى توان موضوعات اصلى فیزیک درون سیارات را با عنوانهاى زیر بیان نمود.

-فیزیک مواد تشکیل دهنده : مطالعه علت شکل گیرى سیاره،ساختار مواد،کانى ها و سنگ هاى سطحى یا درونى سیارات یا عناصر و گازهاى تشکیل آنها. براى مثال تحقیق راجع به این پرسش که چرا سیارات خاکى چگالى و ترکیب متفاوتى از سیارات مشترى گونه دارند. این امر مسأله اختلاف در چگالى بین سیارات و نیز اختلاف چگالى بین عمق هاى یک سیاره را نیز شامل مى شود.تصویر درونى از موادتشکیل دهنده براى زمین از مطالعه گسیل امواج زلزله ناشى ازتکتونیک صفحه اى آن استنباط شده است وبراى ماه از مطالعه لرزه هاى کوچک حاصل از برخورد سنگ هاى آسمانى و براى سیارات و اقمار از روى تخمین هایى که از چگالى کلى سیاره در دست است تصویر درونى شکل گرفته.

-گرانى سنجی:هدف از این بخش مطالعات اندازه گیرى g (شتاب گرانش) براى سیارات است.

- گرماى درونی:مطالعه چشمه هاى گرمایى و گرادیان گرما در اعماق سیاره و علت آن که عمدتا" با واپاشى هاى هسته اى ومواد رادیواکتیو درون آنها مرتبط است و البته از دیدگاهى دیگر با گرماى اولیه سیاره در حال شکل گیرى وانرژى حاصل از آن.

- میدان مغناطیسى و الکتریکی:مطالعه و اندازه گیرى بزرگى و جهت میدان مغناطیسى درسیارات،دلیل وجود آنها،نقش دینامیک چرخشى سیاره و نیز جنس مواد درونى آن،تأثیر آنها بر مگنتوسفر سیارات،القاى الکتریکى سطحى ناشى از میدانهاى مغناطیسى و....

قوانین نیوتن در مورد گرانش

اساس روش هاى محاسبه شتاب گرانی،قانون گرانش نیوتن است

Fنیروى بین دو ذره باجرمهاى m,m' وفاصله جدایى r ازیکدیگر مى باشد وG ثابت جهانى گرانش است.

ازقانون دوم نیوتن نیروى گرانى وارد بر جرمm برابر است با: F=mg

بنابراین از دو رابطة بالا بدست مى آید:

پس شتاب گرانى وارد بر جسم در روى سطح یک سیاره را مى توان از رابطة بالا بدست آورد.اما روابط بالا با فرض کروى بودن سیاره و عدم چرخش آن و همچنین شرایط ایده آل دیگرى بدست آمده است که عملا این شرایط برقرار نمى باشد و به یک یک آنها اشاره خواهد گردید.

چه عواملى مى توانند بر روى g محاسبه شده فوق تأثیر بگذارند:

الف . عرض جغرافیایى :

اگرسیاره کروى بودبدون چرخش وهمگن، آنگاه g درهمة عرضهاى جغرافیایی(صرفنظر از سایر عوامل )یکسان مى بود و لیکن چرخش سیاره به دور محورش سبب وجود نیرویى به نام نیروى گریز از مرکز(این نیرو درچارچوبهاى نالخت همچون زمین تعریف مى شود )میگردد.نیروى مذکور به فاصله

تحقیق در مورد گرانش 19 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 18 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

گرانش (Gravity)

از دیر باز دست کم از زمان یونانیان، همواره دو مسئله مورد توجه بود:

تمایل اجسام به سقوط به طرف زمین هنگام رها شدن.

حرکات سیارات ، از جمله خورشید و ماه که در آن زمان سیاره محسوب می‌شدند.

در گذشته این دو موضوع را جدا از هم می‌دانستند. یکی از دستاوردهای بزگ جناب آقای اسحاق نیوتن این بود که نتیجه گرفت: این دو موضوع در واقع امر واحدی هستند و از قوانین یکسانی پیروی می‌کنند. در سال 1665 ، پس از تعطیلی مدرسه بخاطر شیوع طاعون ، نیوتن که در آن زمان 23 سال داشت، از کمبریج به لینکلن شایر رفت. او در حدود پنجاه سال بعد نوشت:

در همان سال (1665) این فکر به نظرم آمد که نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش و نیروی گرانش در سطح زمین با تقریب خوبی باهم مشابهند. وویلیام استوکلی ، یکی از دوستان جوان اسحاق نیوتن می‌نویسد، وقتی با اسحاق نیوتن زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چای بوده است اسحاق نیوتن به او گفته که ایده گرانش در یک چنین جایی به ذهنش خطور کرده است. استوکس می‌نویسد:« او در حالی که نشسته و در فکر فرو رفته بود، سقوط یک سیب توجهش را جلب می‌کند و به مفهوم گرانش پی می‌برد. پس از آن به تدریج خاصیت گرانش را در مورد حرکت زمین و اجسام سماوی بکار می‌برد و ... .» البته باید گفت: اینکه سیب مذکور به سر اسحاق نیوتن خورده است یا خیر معلوم نیست!اسحاق نیوتن تا سال 1678 ، یعنی تقریبا تا 22 سال پس از درک مفهوم اساسی گرانش نتایج محاسبات خود را بطور کامل منتشر نکرد. در این سال دستاوردهایش را در کتاب مشهور اصول که از آثار بزرگ اوست منتشر کرد. از دلایلی که باعث می‌شد او نتایج خود را انتشار ندهد، می‌توان به دو دلیل اشاره کرد: یکی شعاع زمین ، که برای انجام محاسبات لازم بود و اسحاق نیوتن آن را نمی‌دانست و دیگری ، اسحاق نیوتن بطور کلی از انتشار نتایج کار خود ابا داشت. زیرا مردی کمرو و درونگرا بود و از بحث و جدل نفرت داشت.

راسل در مورد او می‌گوید:« اگر او با مخالفتهایی که گالیله با آنها مواجه بود روبرو می‌شد، شاید هرگز حتی یک سطر هم منتشر نمی‌کرد. در واقع ، ادموند هالی (که ستاره دنباله‌دار هالی به نام اوست) باعث شد اسحاق نیوتن کتاب اصول را منتشر کند. اسحاق نیوتن در کتاب اصول از حد مسائل سیب - زمین فراتر می‌رود و قانون گرانش خود را به تمام اجسام تعمیم می‌دهد.

گرانش را میتوان در سه قلمرو مطالعه کرد:

جاذبه بین دو جسم مانند دو سنگ و یا هر دو شیئ دیگر. اگر جه نیروی بین اجسام به روشهای دقیق قابل اندازه گیری است، ولی بسیار ضعیفتر از آن است که ما با حواس معمولی خود آنرا درک کنیم.

جاذبه زمین بر ما و اجسام اطراف ما که یک عامل تعیین کننده در زندگی ماست و فقط با اقدامات فوق العاده می‌توانیم از آن رهایی پیدا کنیم. مانند پرتاب سفینه‌های فضایی که باید از قید جاذبه زمین رها شوند.

در مقیاس کیهانی یعنی در قلمرو منظومه شمسی و برهمکنش سیاره‌ها و ستاره‌ها ، گرانش نیروی غالب است.اسحاق نیوتن توانست حرکت سیارات در منظومه شمسی و حرکت در حال سقوط در نزدیکی سطح زمین را با یک مفهوم بیان کند. به این ترتیب مکانیک زمینی و مکانیک سماوی را که قبلا از هم جدا بودند در یک نظریه واحد باهم بیان کند.

قانون گرانش جهانی

نیرویی که دو ذره به جرمهای m1 و m2 و به فاصله r ازهم به یکدیگر وارد می‌کنند، نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با:

F = Gm1m2/r2

G یک ثابت جهانی است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. این قانون گرانش جهانی اسحاق نیوتن است. برای اینکه این قانون را خوب درک کنیم بعضی خصوصیات آن را یادآور می‌شویم:

نیروهای گرانش میان دو ذره ، زوج نیروهای کنش - واکنش (عمل و عکس العمل) هستند. ذره اول نیرویی به ذره دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره اول (جاذبه) و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. به همین ترتیب ذره دوم نیز نیرویی به ذره اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره دوم (جاذبه) و در متداد خط واصل دو ذره است. بزرگی این نیروها مساوی ولی جهت آنها خلاف یکدیگر است.

ثابت جهانی G را نباید با g که شتاب ناشی از جاذبه گرانشی زمین روی یک جسم است اشتباه کرد. ثابت G دارای بعد L3/MT2 و یک کمیت نرده‌ای است (عددثابتی است)، در حالی که g با بعد LT-2 یک کمیت برداری است ، که نه جهانی است و نه ثابت (در نقاط مختلف زمین بسته به فاصله تا مرکز زمین تغییر می‌کند).با انجام آزمایشات دقیق می‌توان مقدار G را بدست آورد. این کار را برای اولین بار لرد کاوندیش در سال 1798 انجام داد. در حال حاضر مقدار پذیرفته شده برای G برابر است با:

G = 6.67×10-11

نیروی گرانش بزرگی که زمین به تمام اجسام نزدیک به سطحش وارد می‌کند، ناشی از جرم فوق العاده زیاد آن است. در واقع جرم زمین را می‌توان با استفاده از قانون گرانش جهانی اسحاق نیوتن و مقدار محاسبه شده G در آزمایش کاوندیش تعیین کرد. به همین دلیل کاوندیش را نخستین کسی می‌دانند که زمین را وزن کرده است! جرم زمین را Me و جرم جسمی واقع بر سطح آنرا m می‌گیریم. داریم:

F = GmMe/Re2 & F = mg

mg = GmMe / Re2 → Me = g Re2/G

که Re شعاع زمین یا همان فاصله دو جسم از یکدیگر است. زیرا جرم زمین را در مرکز آن فرض می‌کنیم.

گرانش و لختی

نیروی گرانش وارد بر هر جسم ، همانطور که در معادله F = Gm1m2/r2 مشخص است با جرم متناسب است. به دلیل وجود این تناسب میان نیروی گرانش و جرم است که ما معمولا نظریه گرانش را شاخه‌ای از مکانیک می‌دانیم، در حالی که نظریه مربوط به دیگر نیروها (الکترومغناطیسی ، هسته‌ای و ... )را جداگانه بررسی می‌کنیم. یک نتیجه مهم این تناسب آن است که ما می‌توانیم جرم را با اندازه گیری نیروی گرانشی وارد بر آن (وزن آن) تعیین کنیم. برای اینکار از یک نیرو سنج استفاده می‌کنیم، یا نیروی گرانشی وارد بر یک جرم را با نیروی گرانشی وارد بر جرم استاندارد (مثلا وزنه یک کیلو گرمی) ، به کمک ترازو مقایسه می‌کنیم. به عبارت دیگر برای تعیین جرم جسمی ، آنرا وزن می‌کنیم.اگر بخواهیم جسم ساکنی را روی یک سطح افقی بدون اصطکاک به جلو برانیم ، متوجه می‌شویم که برای حرکت دادن آن نیرو لازم است، زیرا جسم لخت است و می‌خواهد در حال سکون باقی بماند. یا اگر در حال حرکت است، می‌کوشد این حالت را حفظ کند، در این حالت گرانش وجود ندارد. در فضا(دور از زمین) نیز همین نیرو برای شتاب دادن به یک جسم لازم است. این جرم است که ایجاب می‌کند که برای تغییر دادن حرکت جسم ، نیرو بکار رود. همین جرم است که در دینامیک در رابطه F= ma ظاهر می‌شود.اما وضع دیگری نیز وجود دارد که در آن هم جرم جسم ظاهر می‌شود.به عنوان مثال برای نگه داشتن جسمی در ارتفاعی بالا تر از سطح زمین ، نیرو لازم است. اگر ما جسم را نگه نداریم با حرکت شتابدار به زمین سقوط می‌کند. نیروی لازم برای نگه داشتن جسم در هوا از نظر بزرگی با نیروی جاذبه گرانشی میان جسم و زمین برابر است. در اینجا لختی هیچ نقشی ندارد، بلکه خاصیت جذب شدن اجسام توسط اجسام دیگری چون

تحقیق در مورد قانون جهانی گرانش 10 ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

قانون جهانی گرانشنیرویی که دو ذره به جرمهای و و به فاصله r از هم به یکدیگر وارد می‌کنند، نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با:

در رابطه فوق G ثابت جهانی گرانش است که مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است.

اطلاعات اولیه

آنچه اشاره شد، تحت عنوان قانون جهانی گرانش نیوتن معروف است. این قانون مقدار ، جهت و نوع نیروی گرانشی را که دو ذره بر یکدیگر اعمال می‌کنند، بیان می‌کند. بهتر است بدانیم که نیروهای گرانش میان دو ذره ، همان زوج نیروهای عمل و عکس‌العمل هستند. ذره اول نیرویی به ذره دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره اول و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. به همین ترتیب ، ذره دوم هم نیرویی به ذره اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره دوم و در امتداد خط واصل دو ذره است. بزرگی این نیروها مساوی ، ولی جهت آنها خلاف یکدیگر است و از قانون سوم نیوتن تبعیت می‌کنند.

ثابت جهانی گرانش

بر اساس قانون گرانش ، نیروی جاذبه گرانش میان دو ذره با حاصلضرب جرم آن دو ذره نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. بنابراین برای اینکه این تناسب به یک رابطه تساوی تبدیل شود، در طرف دوم یک ثابت تناسب اضافه می‌شود. این ثابت به نام ثابت جهانی گرانش معروف است. ثابت گرانش یک کمیت نرده‌ای است و دارای دیمانسیون می‌باشد.

نیرویی که دو ذره به جرمهای m1 و m2 و بفاصله r از هم به یکدیگر وارد می‌کنند نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با F = Gm1m2/r2. در این رابطه G ثابت جهانی گرانش نامیده می‌شود و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است.

شسصت سال از مرگ نیوتن گذشته بود که هنری کاوندیش قانون گرانش را از طریق تجربی و به کمک یک ترازوی دوار در آزمایشگاه تأیید کرد. در این آزمایش همچنین اندازه عددی ثابت گرانش G برای نخستین بار بدست آمد. ضریب G ضریب جاذبه عمومی نیوتن نام دارد و مقدار آن در سیستم SI برابر است با: 6.67X10-11نخستین اندازه گیری دقیق را کاوندیش در سال 1177/1789 انجام داد در قرن 19 نیز پوئین تینگ و بویز اصلاحات مهمی در این اندازه گیری انجام دادند.

ثابتهای بنیادی در دنیای فیزیک نقش بسیار مهمی ‌ایفا می‌‌کنند. ساده‌ترین و شاید بارزترین نقش آنها این است که روابط تناسبی را به تساوی تبدیل می‌‌کنند. به عنوان مثال ، در قانون کولن گفته می‌‌شود که نیروی الکتریکی یا نیروی کولن با حاصل‌ضرب بار دو ذره باردار نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله بین آنها نسبت عکس دارد. این بیان به صورت یک رابطه تناسبی بیان می‌‌گردد، اما اگر طرف دوم را در یک ثابت تناسب ضرب کنیم، این تناسب به تساوی تبدیل می‌‌شود.اهمیت ثابتهای بنیادی فیزیک به همین جا ختم نمی‌‌شود، بلکه این ثابتها دارای مفاهیم فیزیکی هستند و نیز می‌‌توان از ترکیب آنها به کمیت‌های با ارزش فیزیکی دست یافت. به عنوان مثال ، می‌‌توان از ترکیب سه ثابت معروف مانند ثابت پلانک (h) ، سرعت نور (C) و ثابت جهانی گرانش ، زمان پلانک را بدست آورد.

طرز کار ترازوی کاوندیش

یک میله سبک با دو گلوله ، دو سرش به توسط یک رشته نازک بلند آویخته شده است. به منظور آنکه از اخلال جریان هوا ممانعت بشود ترازو در داخل حبابی شیشه‌ای قرار دارد، دو گلوله بسیار سنگین نیز خارج از حباب شیشه‌ای قرار دارد و گرد یک محور مرکزی می‌چرخند. هنگامی که ترازو به حالت سکون در می‌آید وضع گلوله‌های بزرگ تغییر می‌کند و ملاحظه می‌شود که میله بر اثر نیروهای گرانش گلوله‌های بزرگ ، حول نقطه آویز با یک زاویه معین می‌چرخد.

اندازه گیری G

ثابت G به کمک روش انحراف بیشینه تعیین می شود، همانطور که در طرز ترازو گفته شود میله بر اثر گرانش گلوله‌های بزرگ حول نقطه آویز می‌چرخد. در حین چرخش با گشتاور نیروها مخالفت می‌کند، ө زاویه پیچش رشته هنگام حرکت گلوله‌ها از موضعی به موضع دیگر با مشاهده انحراف باریکه بازتابیده از آینه کوچک متصل به رشته اندازه گیری شود (تصویر رشته لامپ توسط آینه متصل به m و m روی خط کش مدرج می‌افتد و در نتیجه هر گونه دوران m و m قابل اندازه گیری است).اگر جرمها و فاصله میان آنها و نیز ثابت پیچش رشته معلوم باشد، می‌توانیم G را از روی زاویه پیچش اندازه گیری شده محاسبه کنیم. چون نیروی جاذبه کم است اگر بخواهیم پیچش قابل مشاهده‌ای داشته باشیم باید ثابت پیچش رشته فوق العاده کوچک باشد. در این ترازو جرمها مسلما ذره نیستند، بلکه اجسامی بزرگ هستند، اما چون این جرمها کره‌های یکنواختی هستند از لحاظ گرانشی طوری عمل می‌کنند که گویی تمام جرم آنها در مرکزشان متمرکز شده است. چون G بسیار کوچک است نیروهای گرانشی میان اجسام بر روی سطح زمین فوق العاده کوچک هستند و می‌توان از آنها صرفنظر کرد.

مقایسه ثابت جهانی گرانش با ثابتهای دیگر

اگر مقدار عددی ثابتهای مختلف را مورد توجه قرار دهیم، ملاحظه می‌‌گردد که ثابت گرانش دقتش از دیگر ثابتهای فیزیکی مهم کمتر است. آزمایشهای مستمری در آزمایشگاههای دنیا در حال انجام است تا دقت ثابتهای مختلف را بهبود بخشند. یک ثابت خاص ممکن است به تنهایی یا به همراه ثابتهای دیگر در آزمایشهای گوناگونی دخالت داشته باشد.

تحقیق در مورد کنش بین گرانش و فوتون

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 20 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

چکیده:

در اینجا فرایند تولید ذرات باردار توسط هیگز بوزونها تشریح می شود. اما قبل از آن ساختمان فوتون با دقت مورد بررسی قرار می گیرد و طی آن تعریف جدیدی از ذرات هیگز تحت عنوان بار-رنگ و مغناطیس-رنگ داده خواهد شد

مقدمه:

از هنگامیکه کرومودینامیک کوانتومی مطرح و توسعه یافت، نظرات مختلفی نیز در مورد خواص و خصوصیات هیگز بوزونها مطرح و به بحث گذاشته شده است. در مقالاتی که سالهای اخیر منتشر شده توجه زیادی به هیگز باردار بویژه در ارتباط با بوزونهای الکترویک مشاهده می شود. اما تا بحال توجه چندانی به ارتباط بین هیگز و گرانش نشده است.  [6],[4],[5].[3].[2].[1]

در این مقاله تلاش می شود با توجه به جابجایی بسمت آبی گرانش (اثر موسبوئر و آزمایش پوند و ربکا) کنش بین گرانش و فوتون از نقطه نظر میدان هیگز مورد بررسی قرار گیرد. [8], [7]

جابجایی بسمت آبی گرانش و اثر موسبوئر بخوبی نشان می دهد که سه ذره موجب افزایش جرم (انرژی) فوتون در میدان گرانشی می شوند و هر سه نیز خواص الکترومغناطیسی دارند. این سه ذره را بار-رنگ مثبت، بار-رنگ منفی و مغناطیس-رنگ نامیده می شوند که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

نگاه تکاملی به امواج الکترومغناطیس

فوتون بسته ی انرژی در حال چرخش است. کاملاً واضح است که میدانهای الکترومغناطیسی اطراف پرتو نوری، ایستا نیستند. همچنین میدانهای الکترومغناطیسی که توسط فوتون ایجاد می شود، بمراتب قوی تر از میدان گرانشی آمیخته با آن است. علاوه بر آن تا بحال مشخص نشده که میدان گرانشی این بسته ی انرژی (فوتون)، حالت ایستایی یا نوسانی دارد و چگونه فوتون این مجموعه میدانها (الکترومغناطیسی و گرانشی) را که از نظر شدت بسیار متفاوت هستند، تولید می کند. این واقعاً یک معما است.

اجازه بدهید یک نگاه جدید و متفاوت به رفتار امواج الکترومغناطیسی در میدان گرانشی بیندازیم. چنین نگرشی می تواند کمک کند تا به حل این معما نزدیک شویم. همچنانکه نسبیت عام بطور نظری پیشگویی کرده بود که فرکانس فوتون در میدان گرانشی تغییر می کند، در آزمایش نیز این تغییر فرکانس مشاهده شد و به تایید رسید. [8]

هنگامیکه فوتون در میدان گرانشی سقوط می کند، انرژی(جرم) آن افزایش می یابد. با توجه به رابطه ی

 W=dmc2

نیروی گرانش روی فوتون کار انجام می دهد و جرم(انرژی) فوتون افزایش می یابد. اما انرژی فوتون وابسته میدانهای الکتریکی و مغناطیسی آن است. بنابراین یک قسمت از کار نیروی گرانش به انرژی الکتریکی و قسمت دیگر به انرژی مغناطیسی فوتون تبدیل می شود.

با توجه به اینکه نحوه کسب جرم توسط ذرات بوسیله ی میدان هیگز توجیه می شود، اما این پدیده را چگونه می توانیم با میدان هیگز توضیح دهیم؟ همچنین با توجه به هیگز بوزون، در جابجایی بسمت انتقال به قرمز چه اتفاقی می افتد که انرژی (جرم) فوتون افزایش می یابد؟

مکانیزم هیگز

مکانیزم هیگز، مکانیزمی است که طی آن همه ی ذرات بنیادی جرم کسب می کنند. برای نمونه از شکست خود  [9]بخود تقارن، فرض کنید یک میدان اسکالر به هر نقطه از فضا اندازه ی زیر را نسبت می دهد:

           (1)

توجه کنید که میدان انرژی پتانسیل بشکل:

                 (2)

از انتگرال روی فضا به دست می آید که در آن

انرژی پتانسیل

V(x, y, z)

 میدان غیر صفر هیگز است     

   H(x, y, z)    

است. در اینجا یک مانیفلد کمینه در شرط زیر خواهیم داشت.

    (3)

این نشان دهنده ی کمترین مقدار چگالی انرژی در این تکنیک تابع 

[11]است که مانند انتهای یک بطری است که در اطراف آن برآمدگی وجود دارد.

با توجه به روابط (1) و (2) در هر بخش هر اندازه کوچک از فضا، یک ذره ی هیگز وجود دارد که آن را تولید  ذرات از هیگز یا  

Creative Particle of Higgs or CPH.

می نامیم.

تولید ذرات از هیگز

Creative Particles of Higgs (CPH)

تعریف: فرض کنیم یک ذره وجود دارد (کوچکتر از فوتون که می تواند در فوتون قرار گیرد) که دارای جرم و سرعت:

 سرعت نور  c     

   VCPH > c    و

 VCPH مقدار سرعت ثابت  

 m ثابت  جرم

است که آن را سی. پی. اچ. یا:

Creative Particles of Higgs (CPH)

است.

p=mVCPH

می نامیم. بنابراین سی. پی. اچ. دارای اندازه ی حرکت    

سی. پی. اچ. را با هیگز

نشان می دهیم. هنگامیکه سی. پی. اچ. دارای اسپین است، گراویتون نامیده می شود. با توجه به اینکه فضا انباشته از گراویتون (اثر گرانشی) است، بنابراین فضا انباشته از سی. پی. اچ. است. 

اصل سی. پی. اچ.

Principle of CPH

سی. پی. اچ. ذره ای با جرم ثابت است که با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند و دارای لختی دورانی است. در هر کنش بین سی. پی. اچ. و سایر ذرات موجود، مقدار این سرعت تغییر نمی کند( جدول1 ) بطوریکه:

grad VCPH = 0 in all inertial reference frames in any space

جدول1

جرم سی. پی. اچ.

mCPH

مقدار سرعت سی. پی. اچ.

VCPH

لختی دورانی (اسپینی) سی. پی. اچ

I

توضیح:

بنابر اصل سی. پی. اچ. چون سی. پی. اچ. همواره با مقدار سرعت ثابت حرکت می کند در کنش با سایر ذرات دارای اسپین خواهد شد.

مقدار سرعت سی. پی. اچ.=مقدار ثابت

VCPH=constant

تحقیق در مورد گرانش یا جاذبه

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

گرانش یا جاذبه (Gravity)

از دیر باز دست کم از زمان یونانیان، همواره دو مسئله مورد توجه بود:

تمایل اجسام به سقوط به طرف زمین هنگام رها شدن.

حرکات سیارات ، از جمله خورشید و ماه که در آن زمان سیاره محسوب می‌شدند.

در گذشته این دو موضوع را جدا از هم می‌دانستند. یکی از دستاوردهای بزگ جناب آقای اسحاق نیوتن این بود که نتیجه گرفت: این دو موضوع در واقع امر واحدی هستند و از قوانین یکسانی پیروی می‌کنند. در سال 1665 ، پس از تعطیلی مدرسه بخاطر شیوع طاعون ، نیوتن که در آن زمان 23 سال داشت، از کمبریج به لینکلن شایر رفت. او در حدود پنجاه سال بعد نوشت:

... در همان سال (1665) این فکر به نظرم آمد که نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش و نیروی گرانش در سطح زمین با تقریب خوبی باهم مشابهند. وویلیام استوکلی ، یکی از دوستان جوان اسحاق نیوتن می‌نویسد، وقتی با اسحاق نیوتن زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چای بوده است اسحاق نیوتن به او گفته که ایده گرانش در یک چنین جایی به ذهنش خطور کرده است. استوکس می‌نویسد:« او در حالی که نشسته و در فکر فرو رفته بود، سقوط یک سیب توجهش را جلب می‌کند و به مفهوم گرانش پی می‌برد. پس از آن به تدریج خاصیت گرانش را در مورد حرکت زمین و اجسام سماوی بکار می‌برد و ... .» البته باید گفت: اینکه سیب مذکور به سر اسحاق نیوتن خورده است یا خیر معلوم نیست!

اسحاق نیوتن تا سال 1678 ، یعنی تقریبا تا 22 سال پس از درک مفهوم اساسی گرانش نتایج محاسبات خود را بطور کامل منتشر نکرد. در این سال دستاوردهایش را در کتاب مشهور اصول که از آثار بزرگ اوست منتشر کرد. از دلایلی که باعث می‌شد او نتایج خود را انتشار ندهد، می‌توان به دو دلیل اشاره کرد: یکی شعاع زمین ، که برای انجام محاسبات لازم بود و اسحاق نیوتن آن را نمی‌دانست و دیگری ، اسحاق نیوتن بطور کلی از انتشار نتایج کار خود ابا داشت. زیرا مردی کمرو و درونگرا بود و از بحث و جدل نفرت داشت.

راسل در مورد او می‌گوید:« اگر او با مخالفتهایی که گالیله با آنها مواجه بود روبرو می‌شد، شاید هرگز حتی یک سطر هم منتشر نمی‌کرد. در واقع ، ادموند هالی (که ستاره دنباله‌دار هالی به نام اوست) باعث شد اسحاق نیوتن کتاب اصول را منتشر کند. اسحاق نیوتن در کتاب اصول از حد مسائل سیب - زمین فراتر می‌رود و قانون گرانش خود را به تمام اجسام تعمیم می‌دهد.

گرانش را میتوان در سه قلمرو مطالعه کرد:

جاذبه بین دو جسم مانند دو سنگ و یا هر دو شیئ دیگر. اگر جه نیروی بین اجسام به روشهای دقیق قابل اندازه گیری است، ولی بسیار ضعیفتر از آن است که ما با حواس معمولی خود آنرا درک کنیم.

جاذبه زمین بر ما و اجسام اطراف ما که یک عامل تعیین کننده در زندگی ماست و فقط با اقدامات فوق العاده می‌توانیم از آن رهایی پیدا کنیم. مانند پرتاب سفینه‌های فضایی که باید از قید جاذبه زمین رها شوند.

در مقیاس کیهانی یعنی در قلمرو منظومه شمسی و برهمکنش سیاره‌ها و ستاره‌ها ، گرانش نیروی غالب است.

اسحاق نیوتن توانست حرکت سیارات در منظومه شمسی و حرکت در حال سقوط در نزدیکی سطح زمین را با یک مفهوم بیان کند. به این ترتیب مکانیک زمینی و مکانیک سماوی را که قبلا از هم جدا بودند در یک نظریه واحد باهم بیان کند.

قانون گرانش جهانی

نیرویی که دو ذره به جرمهای m1 و m2 و به فاصله r ازهم به یکدیگر وارد می‌کنند، نیروی جاذبه‌ای است که در امتداد خط واصل دو ذره اثر می‌کند و بزرگی آن برابر است با: F = Gm1m2/r2

G یک ثابت جهانی است و مقدار آن برای تمام زوج ذرات یکسان است. این قانون گرانش جهانی اسحاق نیوتن است. برای اینکه این قانون را خوب درک کنیم بعضی خصوصیات آن را یادآور می‌شویم:

نیروهای گرانش میان دو ذره ، زوج نیروهای کنش - واکنش (عمل و عکس العمل) هستند. ذره اول نیرویی به ذره دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره اول (جاذبه) و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. به همین ترتیب ذره دوم نیز نیرویی به ذره اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره دوم (جاذبه) و در متداد خط واصل دو ذره است. بزرگی این نیروها مساوی ولی جهت آنها خلاف یکدیگر است.

ثابت جهانی G را نباید با g که شتاب ناشی از جاذبه گرانشی زمین روی یک جسم است اشتباه کرد. ثابت G دارای بعد L3/MT2 و یک کمیت نرده‌ای است (عددثابتی است)، در حالی که g با بعد LT-2 یک کمیت برداری است ، که نه جهانی است و نه ثابت (در نقاط مختلف زمین بسته به فاصله تا مرکز زمین تغییر می‌کند).

با انجام آزمایشات دقیق می‌توان مقدار G را بدست آورد. این کار را برای اولین بار لرد کاوندیش در سال 1798 انجام داد. در حال حاضر مقدار پذیرفته شده برای G برابر است با:

G = 6.67×10-11

نیروی گرانش بزرگی که زمین به تمام اجسام نزدیک به سطحش وارد می‌کند، ناشی از جرم فوق العاده زیاد آن است. در واقع جرم زمین را می‌توان با استفاده از قانون گرانش جهانی اسحاق نیوتن و مقدار محاسبه شده G در آزمایش کاوندیش تعیین کرد. به همین دلیل کاوندیش را نخستین کسی می‌دانند که زمین را وزن کرده است! جرم زمین را Me و جرم جسمی واقع بر سطح آنرا m می‌گیریم. داریم: