to
vlapay Всё-таки я решил попытаться подробнее объяснить Вам уже объяснённое выше.
Несколько раз прочитал и текст и просмотрел картинки из МТУ. Может я слепой, но пробная частица совершает круговое движение с частотой
(формула, перед ф.(35,18)). Через одну точку на плоскости пробная частица проходит только один раз за
, а не два раза. Даже на картинках это видно. Поэтому мои аргументы остаются в силе.
Нет. Не остаются они в силе; и аргументами их можно считать лишь с кучей оговорок. Ваши "аргументы" основаны на двух формулах:
- работа, совершаемая полем над детектором за время
,
- момент импульса, передаваемый при этом детектору полем.
Однако Вы не указали условия, при которых они верны: только если вектор силы
, с которой поле действует на тело-детектор (точнее, на материальную точку), всё время сонаправлен с вектором скорости тела
, причём величины
и
не меняются. Т.е. тело-детектор должно равномерно двигаться по окружности постоянного радиуса
, причём - в определённой фазе с вращением вектора силы. А чтобы этот режим был постоянным во времени, получаемая телом энергия
должна постоянно куда-то уходить, например, - превращаться в тепло в других частях механизма.
Изучите сначала простейший пример, с электрическим полем
: пусть
свободная (ни к чему не прикреплённая) частица с массой
и зарядом
движется в плоскости
под действием вращающегося в этой плоскости с частотой
однородного силового поля
которое включилось при
Вы увидите, что в решения уравнений динамики (Ньютона)
входят 4 произвольных постоянных интегрирования: две из них задают начальное положение частицы (так что мы можем выбрать его в начале координат), а две другие позволяют задать начальный вектор скорости.
И Вы обнаружите неприятные для вашей "аргументации" сюрпризы. Оказывается, чтобы частица именно вращалась, её начальная скорость
должна быть выбрана не равной нулю, причём - перпендикулярной вектору включившейся силы. Только тогда с течением времени
сила будет поворачивать вектор скорости частицы, не меняя его величины
, и орбита примет вид окружности (с центром, смещённым от начального положения частицы, перпендикулярно начальной скорости). Что же вышло? Поскольку
и
при всех
перпендикулярны, вышло, что поле не совершает работы над частицей - её кин. энергия постоянна:
. Сохраняется и момент импульса (относительно центра орбиты): он постоянно равен начальному значению
Ну, тогда выберем начальную скорость равной нулю: начальная энергия и момент импульса тоже будут равны нулю, и, значит, мы сможем вычислить, сколько энергии и момента частица получит от поля с течением времни
Однако оказывается, что и в этом варианте формула
не имеет места! Орбита выглядит как равномерное движение по прямой, с которым суммируется вращение; при этом через каждый период времени
скорость частицы обращается в ноль, а с ней обращаются в ноль энергия и момент импульса. Энергия и момент импульса осциллируют во времени, причём по разным законам, так что их отношение тоже осциллирует.
Как же всё-таки оживить вашу "аргументацию"? Как заставить частицу вращаться желаемым образом? Придётся прикрепить её к концу стержня заданной длины R, а второй конец стержня мы нацепим на ось. Засада есть и тут: уравнение динамики показывает, что без трения стержень с частицей будет вращаться с переменной частотой, т.е. энергия и здесь осциллирует (кроме не интересного нам случая, когда задаётся начальное вращение с частотой
причем в такой фазе, что вектор силы всё время параллелен стержню; в этом случае поле не совершает работы над частицей, она вращается со стержнем по инерции, с начальной кин. энергией).
Чтобы обеспечить нулевую начальную энергию и затем постоянную передачу энергии
от поля к детектору, необходимо трение в оси: тогда получаемая от поля энергия идёт на разогрев, а получаемый от поля момент импульса, как и теплота, передаётся оси, её креплению и дальше остальным частям системы. Правда, выход на постоянный режим реализуется точно лишь в пределе
что усложняет подсчёт энергии от нулевого момента времени, но на этот дефект "аргументации" уж, так и быть, закроем глаза. Аналогично годится и пример с двумя частицами с зарядами
и
, закреплёнными на концах стержня длиной
, если стержень может вращаться с трением на оси, проходящей через центр масс.
Аналогичные условия надо учитывать и в примерах с грав. волной. Например, картинка (и текст) на рис. 32.2 в т.3 МТУ для грав. волны с частотой
c правой круговой поляризации показывает направления смещения пробных частиц относительно системы покоя центральной частицы А (центр масс) в условиях, когда все частицы
свободны. Этот рис. иллюстрирует
колебания расстояний между свободными пробными частицами, но ещё ничего не говорит нам об энергии: частицы там движутся не в тех условиях, в которых применима Ваша "аргументация".
Но, как ясно из приведённого там текста, стрелочки на рис. 35.2 можно понимать и как векторы ускорений (силы): в виде силовых линий они нарисованы и обсуждаются также на стр. 243, 244 и 246. Поэтому, поразглядывав их, легко понять, с какой частотой
и фазировкой должен вращаться
стержень с массами на концах, чтобы мы могли пытаться строить аргументацию на исходной паре формул
и
по аналогии с примером с эл. полем. Вот, смотрите, красным цветом я добавил к рис. 35.2 из т.3 МТУ изображение вращающегося стержня с массами - так, чтобы стрелочки можно было понимать одновременно как грав. силы и как векторы скорости (т.е. чтобы сила и скорость были всё время сонаправленными):
Видно, что частота вращения стержня
вдвое меньше частоты грав. волны:
(и, значит,
Похожая по смыслу картина приведена в т. 3 МТУ на рис. 37.2 (е), она обсуждается на стр. 250-251; там есть и формула
-- 16.02.2015, 00:18 --У меня получается, что гравитационные волны
и
, изображённые на рис.35,2 МТУ 3, приводят к круговому вращению пробных частиц с частотой
, и эта частота совпадает с частотой вращения двойной звезды, рождающей гравитационные волны. Так или нет?
Как я уже попытался выше пояснить, отмеченное Вами вращение свободных пробных частиц c частотой волны
не ведёт к нужной Вам формуле
рис. 35.2 МТУ иллюстрирует колебания расстояний между частицами.
О двойных же звёздах в литературе нашлось упоминание, что они совершают движение с частотой
по эллипсам вокруг общего центра масс (т.е. это движение сложнее, чем у вращающегося с частотой
стержня с двумя массами, как источника грав. волны) и при этом они излучают грав. волны разной мультипольности - начиная от квадрупольного (самое мощное) к большей мультипольности (ничтожно слабое). Квадрупольное грав. излучение имеет частоту второй гармоники, т.е. частоту
Имхо, всё это вполне понятно и согласуется с написанным выше.