web analytics

Οι δύο ορισμοί της συντηρητικής δύναμης : μία αντίφαση

2025-05-14-065547

Τα βιβλία Φυσικής (σχολικά, εξωσχολικά ή πανεπιστημιακά) αναφέρουν δύο ορισμούς της συντηρητικής δύναμης.  Όπως εξηγώ στο έγγραφο που ακολουθεί, οι δύο ορισμοί δεν συμφωνούν μεταξύ τους και επιβάλλεται κατά τη γνώμη μου να γίνει σχετική διόρθωση.

ΟΙ ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
136 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Γεώργιος Βουμβάκης

Από το βιβλίο των KIBBLE-BERKSHIRE : (Δείτε τι αναφέρει πριν τη σχέση 3.11. Το Λ είναι το σύμβολο του εξωτερικού γινομένου).

comment image

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Αποστόλης Παπάζογλου
Γεώργιος Βουμβάκης

Και η συνέχεια από το βιβλίο των KIBBLE-BERKSHIRE :

comment image

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Αποστόλης Παπάζογλου
Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
17/05/2025 7:29 ΜΜ

Γεια σου Γιάννη.
Το παράθεμα του φίλου σου είναι από το βιβλίο του Χατζηδημητρίου Θεωρητική Μηχανική β’ έκδοση 1983 σελ. 36.
Έτσι υποθέτω γλυτώνουμε την διαδικασία που προτάθηκε:
“τότε αυτό δεν είναι θέμα που θα το λύσει το υλικό αλλά πρέπει να δημοσιευτεί σε επιστημονικό περιοδικό ή σε κάποιο πανεπιστήμιο.”

Μας πρόλαβαν άλλοι.

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλησπέρα Γιώργο και Άρη.
Γιώργο παρέθεσα τμήμα από το βιβλίο του Χατζηδημητρίου.
Παρέθεσα σημειώσεις του ΑΠΘ.
Παρέθεσα Βικιπαίδεια.
Κάτι άλλο δεν μπορώ να κάνω.
Αν θέλεις διάβασέ τα.
Αν το κάνεις βρες το λάθος σε όσα γράφει ο Χατζηδημητρίου.
Βρες το λάθος σε όσα γράφουν οι σημειώσεις του ΑΠΘ.
Βρες το λάθος σε όσα έγραψε ο Γιάννης.

Δεν μπορεί να συζητήσουμε διαφορετικά.
Παραθέτεις ένα τμήμα από βιβλίο χωρίς προϋποθέσεις ισχύος του θεωρήματος. Προϋποθέσεις που είμαι σίγουρος ότι γράφονται.

Έστω όμως ότι δεν γράφονται εκεί. Δεν κάνουμε καλλιστεία βιβλίων.
Παρατίθεται το ίδιο παράδειγμα και από τον Γιάννη και από Πανεπιστημιακές σημειώσεις. Για να μπορέσουμε να συζητήσουμε πες:
-Οι σημειώσεις του ΑΠΘ κάνουν λάθος στη σειρά ….. της σελίδας ….

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Γιάννης Κυριακόπουλος
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Ο ίδιος φίλος μου γράφει:
Γιάννη καλησπέρα!

Σου στέλνω δύο φωτο από το βιβλίο: Thoma’s Calculus

Είναι από την 14 έκδοση (2018).

Στην πρώτη γράφει το Θεώρημα (Θεώρημα 7) που μας ενδιαφέρει. Στη δεύτερη έχει σαν άσκηση τη συνάρτηση ακριβώς που συζητάμε.

comment image
comment image

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Γιάννης Κυριακόπουλος
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Με κλικ στις δύο εικόνες αυτές μεγεθύνονται και γίνονται ευανάγνωστες.

Γεώργιος Βουμβάκης

Το βιβλίο του Χατζηδημητρίου από όπου και το απόσπασμα είναι το βιβλίο που έδινε στους φοιτητές του φυσικού τμήματος. Θεωρείτε ότι εν τω μεταξύ έχει αλλάξει η τελική διατύπωση της εν λόγω συνθήκης; Αυτό δεν φαίνεται στη διατύπωση της συνθήκης αυτής που υπάρχει στο βιβλίο των Kibble -Berkshire και είναι ταυτόσημη με αυτή του Χατζηδημητρίου. Επειδή τη νεότερη έκδοση του βιβλίου του Χατζηδημητρίου δεν την έχω μπορείτε να δείξετε το απόσπασμα της τελικής διατύπωσης της συνθήκης αυτής από αυτό το βιβλίο ;

Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Και αυτό που έβαλα είναι από το βιβλίο του 1983, δηλαδή μεταγενέστερο του ιδίου.
Το θέμα μας είναι ο Χατζηδημητρίου;
Τι λάθη βρήκες στις παραπομπές που έστειλα;
Στον Χατζηδημητρίου που λέει “σε απλώς συνεκτικό τόπο”.
Στις σημειώσεις του ΑΠΘ.
Στον Τόμας.
Στον Φιορεντίνο.
Οι τρεις τελευταίες παραπομπές και χρησιμοποιούν το ίδιο παράδειγμα και δίνουν την ίδια εξήγηση.
Για να γίνει συζήτηση πρέπει να εντοπίσεις το λάθος.
Διαφορετικά θα ανεβοκατεβάζουμε φωτογραφίες και αυτό δεν είναι συζήτηση.

Γεώργιος Βουμβάκης
18/05/2025 10:49 ΠΜ

Γιάννη καλημέρα. Για ένα φυσικό Νόμο, για μια συνθήκη αυτό που συμπυκνώνει όλα όσα οδήγησαν σε αυτόν/αυτήν είναι η τελική διατύπωση του/της που σε καμμιά περίπτωση δεν βρίσκεται σε αντίφαση με όσα οδήγησαν σε αυτόν/αυτή! Για αυτό επιμένω στην τελική διατύπωση της συνθήκης. Και η τελική διατύπωση είναι ότι η συνθήκη αυτή είναι αναγκαία και ικανή με ότι σημαίνει αυτό. Το ” αναγκαία και ικανή συνθήκη” έχει συγκεκριμένο περιεχόμενο και δεν έχω κανένα σκοπό να το αλλάξω. Αυτή είναι η θέση μου και δεν έχει νόημα να επαναλαμβάνομαι.

Τελευταία διόρθωση1 μήνας πριν από Γεώργιος Βουμβάκης
Γιάννης Κυριακόπουλος
Αρχισυντάκτης

Καλημέρα Γιώργο.
Επιμένεις μεν αλλά διαφωνείς και με το βιβλίο του Χατζηδημητρίου (1983) και με το βιβλίο του Τόμας και με τις σημειώσεις του ΑΠΘ και με το κείμενο του Γιάννη Φιορεντίνου.
Η συνθήκη που και ο Χατζηδημητρίου γράφει μιλάει για απλή συνεκτικότητα.

Όντως δεν έχει νόημα να επαναλαμβάνεσαι.

Γιάννης Φιορεντίνος

Καλησπέρα σε όλους!

(Λήμμα Poincare)

Ah, Poincaré’s Lemma! It’s a really neat result in vector calculus and differential geometry that essentially tells us when we can find a “potential” for a vector field whose curl is zero. You could think of it as a sort of inverse operation to the curl, under certain conditions.
Here’s the gist of it, specifically in the context of the curl in three dimensions:
Poincaré’s Lemma (for Curl):
If a vector field F is defined on a simply connected open region U in R3 and its curl is zero everywhere in U (i.e., ∇×F=0), then there exists a scalar potential function ϕ defined on U such that F is the gradient of ϕ:
F=∇ϕ
In simpler terms:
If you have a vector field that has no “swirling” or “vorticity” (which is what the curl measures), and the region where this field is defined has no “holes” (simply connected), then you can always find a scalar function whose gradient gives you back your original vector field.
Key Concepts:

  • Closed Form: In the language of differential forms, a vector field with zero curl corresponds to a “closed 1-form”.
  • Exact Form: A vector field that can be expressed as the gradient of a scalar potential corresponds to an “exact 1-form”.
  • Simply Connected Region: A region is simply connected if every closed loop within the region can be continuously shrunk to a point within that same region. Think of a solid ball versus a torus (doughnut shape, which has a hole). Poincaré’s Lemma requires the region to be simply connected. If the region has holes, a vector field with zero curl might not have a globally defined scalar potential.
  • Gradient: The gradient of a scalar function ϕ(x,y,z) is the vector field ∇ϕ=(∂x∂ϕ​,∂y∂ϕ​,∂z∂ϕ​). The curl of any gradient is always zero (∇×(∇ϕ)=0), this is a standard vector identity. Poincaré’s Lemma provides a converse to this under specific conditions.

Why is this important?
This lemma is fundamental in physics, particularly in areas like:

  • Conservative Forces: If a force field F has zero curl, it implies that the force is conservative. This means that the work done by the force in moving a particle between two points is independent of the path taken, and we can define a potential energy function U such that F=−∇U.
  • Electromagnetism: In electrostatics, the electric field E in a region without changing magnetic fields has zero curl (∇×E=0). This allows us to define an electric potential V such that E=−∇V.

What if the region is not simply connected?
If the domain has holes, a vector field with zero curl might not be the gradient of a single-valued scalar potential defined over the entire domain. A classic example is the vector field F(x,y)=(-y/(x^2+y^2, x/(x^2+y^2) in R^2∖{(0,0)} (the plane with the origin removed). Its curl is zero, but it’s not the gradient of a single-valued function over this domain because integrating it around a loop enclosing the origin gives a non-zero result.
So, Poincaré’s Lemma gives us a powerful tool for determining when a vector field can be derived from a scalar potential, provided the curl is zero and the domain is simply connected. It highlights the importance of the topology of the space where the vector field is defined.

Γιάννης Φιορεντίνος

Η ερώτηση που έκανα στο Gemini:

” tell me about Poincare’s lemma (inverse of curl)”

Μπορείτε επίσης να δείτε και τι απαντά το ChatGPT στην ερώτηση:

“Ιs this possible the curl of a force field to be zero in all domain and the field not to be conservative? What if the domain is a non simply connected region”?

Γιάννης Φιορεντίνος

Η ερώτηση που έκανα στο Gemini:
” tell me about Poincare’s lemma (inverse of curl)”
Μπορείτε επίσης να δείτε και τι απαντά το ChatGPT στην ερώτηση:
“Ιs this possible the curl of a force field to be zero in all domain and the field not to be conservative? What if the domain is a non simply connected region”?
https://chatgpt.com/share/6829d55f-9a84-800d-9717-6f778b3bc490

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
19/05/2025 12:15 ΠΜ

Γεια σου Γιάννη. Έξυπνη κίνηση να συμβουλευτείς τα Gemini  και ChatGPT για το θέμα
Να μεταφράσουμε τουλάχιστον τα συμπεράσματα για όσους δεν θέλουν να δουν αναλυτικά τις αποδείξεις.
Gemini:
Its curl is zero, but it’s not the gradient of a single-valued function over this domain because integrating it around a loop enclosing the origin gives a non-zero result.
Η στροφή (του πεδίου) είναι μηδέν, αλλά (το πεδίο) δεν είναι η κλίση μιας μονότιμης συνάρτησης σε αυτή την περιοχή επειδή η ολοκλήρωσή της γύρω από ένα βρόχο που περικλείει την αρχή δίνει ένα μη μηδενικό αποτέλεσμα.
ChatGPT
So, yes, it’s possible for the curl of a force field to be zero in a domain and the field not to be conservative, if the domain is not simply connected.
Άρα ναι, είναι δυνατόν η στροφή ενός δυναμικού πεδίου να είναι μηδέν σε μια περιοχή και το πεδίο να μην είναι συντηρητικό, αν η περιοχή δεν είναι απλά συνεκτική.

Γιάννης Φιορεντίνος

Άρη σε ευχαριστώ πολύ!
Πολύ σωστή η κίνηση σου!
Έτσι φαίνονται άμεσα τα βασικά συμπεράσματα!
Να είσαι πάντα καλά!