Με αφορμή το θέμα Α4. Το φαινόμενο Doppler και οι μετασχηματισμοί Γαλιλαίου

Δημοσιεύτηκε από τον/την Κορφιάτης Ευάγγελος στις 26 Μάιος 2011 και ώρα 22:00

Με αφορμή την συζήτηση που γίνεται για το θέμα Α4 αποφάσισα να γράψω το κείμενο που ακολουθεί.

Σαν φοιτητής η σχέση που είχα με το φαινόμενο Doppler ήταν επιδερμική.

Όταν το χρειαζόμουν χρησιμοποιούσα τον τύπο μηχανιστικά.

Όταν εκδόθηκε το νέο εγχειρίδιο Φυσικής και Τεχνολογικής κατεύθυνσης και προσπάθησα να καταλάβω το φαινόμενο μέσα από τις αποδείξεις των συγγραφέων βρέθηκα αντιμέτωπος με τα εξής ερωτήματα.

  • Για ποιο λόγο χειριζόμαστε με διαφορετικό τρόπο την περίπτωση που ο παρατηρητής κινείται ως προς την πηγή και την περίπτωση που η πηγή κινείται ως προς τον παρατηρητή;
  • Γιατί στην πρώτη περίπτωση είναι ίσα τα μήκη κύματος και διαφορετικές οι ταχύτητες διάδοσης και στη δεύτερη διαφορετικά τα μήκη κύματος και ίσες ταχύτητες διάδοσης;
  • Αντιλαμβανόμενος το μήκος κύματος σαν διαφορά δύο διαδοχικών ορέων του κύματος αντιλαμβανόμουν ότι το μήκος κύματος στο σύστημα ηρεμίας της πηγής και το μήκος κύματος στο σύστημα ηρεμίας του παρατηρητή πρέπει να είναι ίσα.
  • Η στοιχειώδης κατανόηση της έννοιας σχετική ταχύτητα και του γεγονότος ότι σε κάθε περίπτωση το κύμα διαδίδεται στο μέσο διάδοσης, μου επέβαλε η σχετική ταχύτητα διάδοσης του κύματος ως προς τον κινούμενο παρατηρητή, να υπολογίζεται με τους ίδιους κανόνες που υπολογίζεται η σχετική ταχύτητα διάδοσης του κύματος ως προς κινούμενη πηγή. Ο Doppler όμως έχει διαφορετική άποψη:
    στα μηχανικά κύματα είναι διαφορετικό πράγμα να κινείται η πηγή προς τον παρατηρητή με ταχύτητα u από το να κινείται ο παρατηρητής προς την πηγή με την ίδια ταχύτητα.
    Αξίζει να σημειώσουμε ότι στην περίπτωση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων δεν υπάρχει αυτή η διαφοροποίηση ακόμη και αν η σχετική κίνηση γίνεται με ταχύτητα συγκρίσιμη με την ταχύτητα του φωτός.
  • Η όλη παρουσίαση δεν συνάδει με την κυματική φύση του φαινομένου. Η λογική της θα ταίριαζε με την εύρεση της σχέσης που συνδέει τη  συχνότητα με την οποία η πηγή εκτοξεύει σφαιρίδια και την συχνότητα με την οποία θα τα λαμβάνει κάποιος, ο οποίος βρίσκεται σε σχετική ως προς αυτήν κίνηση (κβάντωση σε κλασσικό επίπεδο;) Έτσι η φράση το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ανάμεσα στην εκπομπή δύο διαδοχικών μεγίστων δεν είναι συμβατή με την συνεχή εκπομπή ενέργειας από την πηγή.

Σχετικιστής ων κατέφυγα στο μόνο ασφαλές εργαλείο που έχουν οι Φυσικοί προκειμένου να συσχετίσουν «πράγματα» που αφορούν διαφορετικά συστήματα αναφοράς σε κλασσικό επίπεδο. Τους μετασχηματισμούς Γαλιλαίου.

Μέσα από μια περιπέτεια σύγκρουσης εννοιολογικών στερεότυπων, που σε πολλές περιπτώσεις ήταν λάθος, το φαινόμενο προβάλλει διαυγές, αρκεί να αποδεχθεί κανείς την εξής αρχή:

Για την περιγραφή των μηχανικών κυμάτων δεν είναι όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς ισοδύναμα. Υπάρχει προνομιακό σύστημα αναφοράς. Το σύστημα ηρεμίας του μέσου διάδοσης.

Για μα αναλυτική μελέτη δείτε στο συνημμένο αρχείο Doppler.pdf

Ή εδώ.

 

Τα σχόλια…

(Visited 72 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
0 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια