Y a-t-il des forces qui n’impliquent pas un changement de dynamique?

Quantum AMERICCINO

Y a-t-il des forces qui n’impliquent pas un changement de dynamique?


Je connais l’équation

F = m a

F = m une

Je me demande s’il est possible que quelque chose exerce une force sur un autre objet sans changer l’élan de cet objet. Ma question est: la force est-elle définie comme un changement de momentum? Si tel est le cas, ma question est inutile. Mais si ce n’est pas le cas. Quel est le cadre sous-jacent?

De plus, lorsque certains phénomènes entraînent la modification des spins ou de la quantité de mouvement angulaire des particules subatomiques, cela signifie-t-il que les phénomènes ont fait accélérer ou ralentir la particule? Qu’est-ce que la force dans le cadre de la mécanique quantique? La définition de la force ne s’applique-t-elle qu’en mécanique classique (Sidenote: je ne connais pas très bien la mécanique quantique. Je m’excuse au préalable …)

Réponses


 jpm

En fait, la deuxième loi de Newton est mieux énoncée comme

F = d p t

F = p t

et cela est même valable en relativité, à la fois SR et GR, exprimé de la bonne façon

F μ = d p μ τ = m d u μ τ = m u ν ν u μ

F μ = p μ τ = m u μ τ = m u ν ν u μ

(pour les particules massives), les forces classiques impliquent donc toujours un changement de momentum. Dans QFT, le concept classique de force n’est pas utile et nous parlons d’interactions mais généralement elles changent également de momentum.

Répondant plus directement à votre question, je crois qu’une force n’est pas définie comme le changement de l’élan mais comme la cause de ce changement.


 Ross Millikan

Vous pouvez exercer plusieurs forces sur un objet qui s’ajoutent à zéro. Ensuite, il n’y aura pas de changement d’élan. Pensez à nous deux appuyés contre les côtés opposés d’une porte avec la même force. La porte ne change pas d’élan, ni l’un ni l’autre. J’exerce une force sur ma chaise alors que je m’assois ici.

Carl Witthoft

À mon humble avis, c’est la réponse la plus appropriée, bien que les autres donnent un bon aperçu des équations de force générales.

Bob Gilmore

Je pense que dans ce cas, nous dirions que, s’il peut y avoir plusieurs forces agissant sur un objet, ou même qu’il y a plusieurs forces exercées sur l’objet, qu’il n’y a pas de force nette exercée sur l’objet.

Cruncher

@BobGilmore J’ai toujours été intrigué par cette idée d’un objet complètement inanimé, appliquant soudainement de la force à quelque chose. Quand je m’assois sur ma chaise, pourquoi la force commence-t-elle à appliquer la force maintenant, et pas avant? Cela semble presque arbitraire. Je veux dire, je sais que c’est le cas, et que c’est une loi, je ne comprends tout simplement pas pourquoi c’est si nécessaire

EtaZetaTheta

Je ne suis pas entièrement sûr que cela soit approprié simplement parce que la force nette des objets dans votre exemple est nulle. Individuellement, chacune des forces provoquerait un changement de momentum, donc ce n’est pas comme si elles avaient la propriété spéciale d’enfreindre la deuxième loi de Newton.

Snowbody

@Cruncher La chaise applique réellement une force tn vous (et vous-même) avant de vous y asseoir – mais l’ampleur de la force est trop petite pour qu’elle ait un effet notable (elle tombe du carré de la distance lorsque vous suis loin de là). Lorsque vous vous approchez de la chaise, la force de répulsion entre vos atomes et les atomes de la chaise augmente, jusqu’à ce que vous soyez en « contact » – mais cela signifie vraiment que vous remarquez que vous ne pouvez plus vous déplacer en raison des forces électriques équilibrant la gravité .


 Michael Große

Non, toutes les forces impliquent un changement d’élan.

En mécanique classique, la force est définie comme un changement de momentum.

Dans la théorie quantique des champs, les particules interagissent via l’échange d’un ou plusieurs bosons (voir les diagrammes de Feyman) . Ces bosons ont toujours une dynamique et donc la dynamique des particules en interaction change également.

Monsieur Mystère

Toutes les forces déséquilibrées – cf. la réponse de Ross Millikan.


 Coucou

Une relation universelle est que la force exercée sur un objet est égale à la dérivée temporelle de la quantité de mouvement. Aucune force, aucun changement d’élan, vice versa.


 Snowbody

Pas exactement ce que vous demandiez, mais toute force exercée perpendiculairement à la direction du mouvement ne change pas l’ ampleur de l’élan – bien qu’elle change la direction .

Deux exemples sont la force exercée par un champ magnétique uniforme sur une particule chargée en mouvement et la force de gravité sur un satellite sur une orbite parfaitement circulaire.

Mais l’élan est intrinsèquement une quantité vectorielle, donc cela ne répond pas vraiment à votre question.

kleineg

Absolument pas vrai! Lorsque vous ajoutez de la vitesse dans une direction perpendiculaire, l’amplitude de l’élan change. L’élan est un vecteur.

Snowbody

Je ne comprends pas pourquoi le -1. J’ai dit explicitement dans ma réponse que « l’élan est intrinsèquement une quantité vectorielle ». De plus, j’avais été amené à croire que pour avoir un mouvement circulaire uniforme (amplitude de mouvement constante mais direction variable), il devait y avoir une force perpendiculaire à la direction du mouvement – pouvez-vous s’il vous plaît expliquer en quoi c’est faux?

kleineg

Dans un mouvement circulaire uniforme, étant donné que l’amplitude de l’impulsion est constante, nous savons que lorsque l’impulsion augmente dans une direction, elle doit diminuer dans une autre. Donc, dans ce cas, la force n’est pas perpendiculaire mais inclut en fait une partie de la force dans une direction opposée au mouvement, et la direction de la force doit changer constamment. Si vous ajoutez une force perpendiculaire, l’amplitude de l’élan augmentera, et puisque la force reste perpendiculaire, elle continuera d’augmenter l’élan dans cette direction.

Snowbody

D’accord, je vois les hypothèses que vous faites, et je pense que je sais pourquoi vous vous trompez. Vous divisez l’élan en deux composantes perpendiculaires, dont aucune n’est garantie parallèle ou perpendiculaire à la direction actuelle du mouvement. Les composantes x et y de la quantité de mouvement changent, la force doit donc avoir à la fois les composantes x et y. Mais si vous faites le calcul, vous découvrirez que instantanément, la force pour maintenir un mouvement circulaire uniforme est toujours perpendiculaire à la vitesse instantanée. Je ne parle pas « d’ajouter » une force perpendiculaire; Je parle de maintien.

Ruslan

@kleineg La réponse est juste. Un moyen facile de voir cela est de noter qu’une telle force ne fonctionne pas. Ainsi, l’énergie cinétique ne change pas, donc la vitesse reste constante, il en va de même pour l’amplitude de l’élan.


 Guill

Comme j’interprète votre question, il y a une (et une seule) situation où « les forces n’impliquent pas un changement de momentum » et c’est lorsque la somme vectorielle des forces est nulle . Cependant, si vous vouliez dire «force nette », la réponse est non .

 

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