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Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

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Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por José Augusto em 19th Outubro 2016, 19:48

Apresentei esta questão a uma professora de física e não obtive resposta. Imaginem um balão espelhado idealizado sem perdas. Os fótons exercem pressão na superfície interna do balão devido as reflexões. Fótons,que por definição possuem massa de repouso igual a zero, acrescentarão inércia a este sistema? Gostaria que os participantes do Fórum discutissem  apresentassem suas soluções para a questão.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 19th Outubro 2016, 23:23

Sim. A massa inercial e a massa de repouso são coisas diferentes. A equação E=m*c^2 foi largamente motivada por esta questão trazida ao de cima por Einstein e Poincaré.

Um sistema balão sem fotões e um sistema balão com fotões têm massa inercial diferentes. O segundo tem uma massa inercial maior.

Ainda acrescento que isto é a origem intuitiva que quanto maior a velocidade, mais difícil é acelerar, levando a um limite inevitável. Devido à experiência que provou que 'c' era igual em todos os referenciais, Einstein provou que este limite assimptótico era igual à velocidade da luz.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 19th Outubro 2016, 23:25

Esqueci-me de mencionar que a velocidade é energia cinética e que conta para a conta da massa inercial como poderá ser ou não óbvio dependendo da sua formação em física.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 20th Outubro 2016, 00:33

José Augusto escreveu: Apresentei esta questão a uma professora de física e não obtive resposta. Imaginem um balão espelhado idealizado sem perdas. Os fótons exercem pressão na superfície interna do balão devido as reflexões. Fótons,que por definição possuem massa de repouso igual a zero, acrescentarão inércia a este sistema? Gostaria que os participantes do Fórum discutissem apresentassem suas soluções para a questão

Considerando que inércia é a resistência que algo oferece à mudança de seu movimento, que o atrito do balão com o meio é desprezível e que está em repouso em relação a Terra, ou seja, pode-se considerar que a massa gravitacional do balão equivale a sua massa inercial, que a massa gravitacional do fóton é desprezível e que o intervalo de tempo em que o fóton interage com a superfície espelhada do balão é desprezível, considero que o acréscimo de inércia pelos fótons são desprezíveis, não detectáveis.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NaoSabeNada em 20th Outubro 2016, 04:17

José Augusto escreveu:Apresentei esta questão a uma professora de física e não obtive resposta. Imaginem um balão espelhado idealizado sem perdas. Os fótons exercem pressão na superfície interna do balão devido as reflexões. Fótons,que por definição possuem massa de repouso igual a zero, acrescentarão inércia a este sistema? Gostaria que os participantes do Fórum discutissem  apresentassem suas soluções para a questão.

E inercia do sistema balão + fotoes manten-se, se existir reflexão total o balão apenas manterá a sua inercia, se existir absorção, o que a nivel sub atomico acontece sempre, a inercia do sistema balão aumenta mas a inercia do sistema fotoes dimuniu mantendo constante a inercia do sistema balão + fotoes, isto uma vez que a inercia, m, é directamente proporcional à enegia (m = E/c²)

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 20th Outubro 2016, 10:47

Penso que mesmo com reflexão total existe aumento de inércia NaoSabeNada. Embora classicamente a reflexão seja quase equivalente a falta de interacções, na verdade existem muitas. A forma correcta de ver isto é considerar uma superfície esférica à volta do sistema e se esse sistema tiver mais energia que o sistema sem fotões (tem sempre), então há mais inércia.

Aliás penso que nem depende de haver reflexão nem absorção. O sistema balões+fotões tem partículas com energia cinética.

De qualquer forma, quanticamente, a reflexão é uma absorção e reemissão do fotão nos electrões da parede. Como existe sempre conservação de momento linear e de energia, o electrão recebe sempre energia. Visto isto, mesmo com reflexão total, implica diminuição da frequência da luz que perderá energia que transfere para os eletrões, aumentando a temperatura do sistema.

Tendo isto em conta, visto que balão+fotões conserva a energia antes e depois dos processos de reflexão, então são energeticamente equivalentes. Sistema balão+fotões tem agora temperatura T+dT e sistema balão tem temperatura T. Portanto há sempre aumento de inércia só pela presença deles.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 20th Outubro 2016, 16:18

Gauss escreveu: Um sistema balão sem fotões e um sistema balão com fotões têm massa inercial diferentes. O segundo tem uma massa inercial maior.

Baseado em que você chegou a tal conclusão?

Gauss escreveu: Ainda acrescento que isto é a origem intuitiva que quanto maior a velocidade, mais difícil é acelerar, levando a um limite inevitável.

Discordo, pois acho que quanto maior é a velocidade de algo, mais difícil é de desacelerá-lo, por isto a inércia do corpo aumenta.


Última edição por NGC346 em 21st Outubro 2016, 09:20, editado 1 vez(es)

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 20th Outubro 2016, 19:23

A explicação para a primeira pergunta está no que disse anteriormente. Discordar de experiência não é muito positivo na física.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 20th Outubro 2016, 20:40

Gauss escreveu: A explicação para a primeira pergunta está no que disse anteriormente

Li o que escreveu anteriormente e acho que você se baseia basicamente em hipóteses, portanto você não tem certeza se a massa inercial do balão aumenta com a presença dos fótons.

Gauss escreveu: Discordar de experiência não é muito positivo na física.

Gostaria que você apresentasse algum exemplo em que é mais difícil acelerar um objeto que já possui uma certa velocidade "x", até que atinja uma velocidade superior "y", do que acelerar o mesmo objeto estando em repouso até que atinja a mesma velocidade superior "y".

Outra coisa, acho que é impossível que quanto maior é a velocidade do objeto mais fácil é para pará-lo. Mas, você parece concordar com isto quando afirma que discordar de experiência não é muito positivo na física. Apresente tal experiência em que quanto maior é a velocidade de um objeto, mais fácil é para pará-lo.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 21st Outubro 2016, 01:27

Não percebeu o que eu disse. Se a inércia é maior consoante a energia significa que é mais difícil parar (acelerar ou desacelerar) um corpo mais veloz que outro. A velocidade não tem direções preferenciais. Ser mais difícil acelerar não implica mais fácil de parar. Isto é óbvio por conservação de energia.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Gauss em 21st Outubro 2016, 01:30

Exemplo:

Sabemos por observação que a luz é desviada por gravidade como visto nas lentes gravitacionais e na experiência de Eddington. Os fotões perdem energia consoante a passagem pelo campo gravítico e os mais energéticos perdem menos energia proporcionalmente.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 21st Outubro 2016, 09:45

Gauss escreveu: Não percebeu o que eu disse. Se a inércia é maior consoante a energia significa que é mais difícil parar (acelerar ou desacelerar) um corpo mais veloz que outro. A velocidade não tem direções preferenciais. Ser mais difícil acelerar não implica mais fácil de parar. Isto é óbvio por conservação de energia.

Acho que eu percebi, pois, primeiro, você afirma claramente que:
Gauss escreveu: Ainda acrescento que isto é a origem intuitiva que quanto maior a velocidade, mais difícil é acelerar, levando a um limite inevitável.

Ou seja, que quanto maior é a velocidade do objeto mais difícil é para acelerá-lo, o que é diferente de desacelerá-lo, pará-lo. Acho isto incorreto, por isto pedi que apresentasse um exemplo de que é mais difícil acelerar um objeto que já possui uma certa velocidade "x", até que atinja uma velocidade superior "y", do que acelerar o mesmo objeto estando em repouso até que atinja a mesma velocidade superior "y". Gostaria que apresentasse tal exemplo.

Depois, você claramente afirma, em resposta ao que escrevi, que:
NGC346 escreveu: Discordo, pois acho que quanto maior é a velocidade de algo, mais difícil é de desacelerá-lo, por isto a inércia do corpo aumenta.

Gauss escreveu: Discordar de experiência não é muito positivo na física.

Ou seja, parece que você sabe de alguma experiência em que quanto maior é a velocidade de algo, mais fácil é para desacelerá-lo, pará-lo. Acho isto incorreto, por isto pedi que apresentasse tal experiência em que isto aconteça.

Estou pedindo que apresente estes dois exemplos diferentes, um envolvendo aceleração e o outro desaceleração, baseado no que você escreveu anteriormente.




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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 21st Outubro 2016, 10:52

Gauss escreveu:Ainda acrescento que isto é a origem intuitiva que quanto maior a velocidade, mais difícil é acelerar, levando a um limite inevitável. Devido à experiência que provou que 'c' era igual em todos os referenciais, Einstein provou que este limite assimptótico era igual à velocidade da luz.

Acredito que o limite inevitável de velocidade será o "último epiciclo" a ser demolido pela física.



A imposição de um limite de velocidade só nos legou uma montanha de paradoxos...
Aplique-se o principio de relatividade a um viajante de uma nave que aumenta a velocidade regida pela aceleração da Terra.
Quando a nave atingir esse "epiciclo", ou seja: limite de velocidade, o viajante deixará de sentir a aceleração "terrestre"?

Einstein, Aristóteles da Modernidade...


Última edição por Jonas Paulo Negreiros em 21st Outubro 2016, 21:52, editado 1 vez(es)

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 21st Outubro 2016, 13:16

Jonas escreveu: Acredito que o limite inevitável de velocidade será o "último epiciclo" a ser demolido pela física.
A imposição de um limite de velocidade só nos legou uma montanha de paradoxos...
Aplique-se o principio de relatividade a um viajante de uma nave que aumenta a velocidade regida pela aceleração da Terra.
Quando a nave atingir esse "epiciclo", ou seja: limite de velocidade, o viajante deixará de sentir a aceleração "terrestre"?

Einstein, Aristóteles da Modernidade...

Jonas, não sei se você percebeu, mas, este tópico é sobre um experimento proposto por José Augusto, no qual pergunta se os fótons acrescentam inércia ao sistema. Acho que o seu comentário, sobre limite inevitável de velocidade, é inapropriado para este tópico. Acho que deveria criar um tópico próprio para tal assunto.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 21st Outubro 2016, 15:41

NGC,

Estamos conversando sobre física, pois não?

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por NGC346 em 21st Outubro 2016, 18:08

Jonas escreveu: NGC,

Estamos conversando sobre física, pois não?

Estamos, mas, acho que o seu comentário aborda um assunto diferente do assunto abordado neste tópico, por isto o acho inapropriado. Acho que os tópicos existem exatamente porque os assuntos em física são diversos e que cada assunto deve ser discutido em seu devido lugar para que o tópico não seja prejudicado.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 21st Outubro 2016, 21:55


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Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por José Augusto em 26th Outubro 2016, 13:17

A massa inercial pode ser definida como a dificuldade de  se modificar  o estado de movimento de um corpo material. Para baixas velocidades temos  dp/dt=mdv/dt que sob determinada circunstancias pode ser tomado como p=mv ou m=p/v.
No caso de um balão cheio de fótons vamos simplificar considerando apenas os fótons e desprezando a massa inercial do balão. Simplificando ainda mais tomamos o balão como uma caixa unidimensional preenchida por apenas dois fótons de energia E cada, que propagam em direções opostas, totalisando uma energia aprisionada 2E. Devido aos dois fótons este sistema observado em repouso se apresenta momento resultante  p=(E/c) -(E/c)=0. O mesmo sistema se observado em movimento apresentará mudança de freqüência dos fótons dada pelo efeito Doppler. Considerando que E=hf teremos agora em uma direção E1= hf(1+v/c) na direção oposta E2=hf(1-v/c). Neste caso o momento resultante será  p=(E1-E2)/c . Substituindo E1 e E2 teremos p=hf((1+v/c)-(1-v/c))/c, finalmente   p=2hfv/c^2 ou p/v=2hfv/c^2.
Substituindo temos m=2E/c^2 , onde 2E é a energia total aprisionada.  Então com certeza fótons aprisionados apresentam inércia tal qual definido por Einstein em E=mc^2, aqui obtido usando efeito o efeito propriedades eletromagnéticas, momento P=E/c, e o efeito Doppler.
Nesta circunstancia uma diminuta caixa preta cheia de energia se confunde com uma partícula material.  No mais não vejo sentido atribuir uma massa de repouso zero para fótons, mesmo porque não existem fótons em repouso e a situação mais próxima disto são fótons aprisionados onde apresentam inércia. Vale repetir que elétrons e pósitrons ambos com massa inercial de 511KEV se cacelam produzindo fótons de mesma energia com velocidade c (experimentalmente isto corriqueiramente é observado na espectrometria gama).

Observo que NãoSabeNada sabe tudo.

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Re: Fótons Aprisionados em Um Balão Espelhado Possuem Inercia?

Mensagem por Bosco em 27th Outubro 2016, 20:47

José Augusto, acho que tenho uma solução para este problema do balão internamente espelhado.
Todo elétron que absorve um fóton, tem sua energia E aumentada.
Quando este mesmo elétron emite um fóton ele tem sua energia E diminuída.
Portanto quando se parte de um balão vazio, sem luz ou fóton no seu interior, este balão apresenta uma massa inicial respectiva.
Porém quando se introduz luz ou fótons no seu interior, podemos inferir que durante o processo de reflexão total, composto de absorção e emissão ideais destes fótons pelos elétrons, provavelmente enquanto 50% destes últimos estão absorvendo fótons, os outros 50% estão emitindo. Portanto não creio que seria precipitado admitir-se que 50% da energia colocada no balão se transforma imediatamente em acréscimo de massa ou inércia, e portanto de gravidade dos elétrons respectivos, devido à absorção da metade desta energia.
O restante 50% referente à luz que foi refletida, não se considera ou se soma pois ela se acha em trânsito entre um elétron e outro.
Espero que esta seja uma solução simples, e não simplista.

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