Kehilangan energi dari efek Doppler

Energi radiasi elektromagnetik terkait dengan frekuensi; semakin tinggi frekuensinya, semakin tinggi tingkat energinya. Jika gelombang elektromagnetik memiliki frekuensi lebih rendah ketika mereka tiba di Bumi daripada yang dipancarkan karena efek Doppler, di mana, menurut konservasi energi, apakah kelebihan energi terjadi?

doppler-effect Dilettanter
sumber

Rekomendasikan juga melihat: physics.stackexchange.com/questions/15279/…

Bilkokuya

Jawaban oleh Steve Linton tidak benar, saya khawatir. Jawaban oleh ACascarino lebih dekat dengan kebenaran. Jawaban yang benar - bahwa konservasi energi tidak berlaku di Semesta yang berkembang - dijelaskan dengan sangat baik dalam artikel ini oleh Tamara Davis . Sayangnya, itu ada di balik paywall, tetapi dapat ditemukan online jika Anda menggunakan google untuk itu.

pela

@ pela Apakah Anda mengatakan bahwa pistol radar polisi Doppler tergantung pada ekspansi Semesta untuk beroperasi?

user71659

@pela jadi saya tidak bisa membaca artikel karena saya tidak memiliki akses, tetapi argumen itu entah bagaimana masuk akal menurut komentar saya yang lain di bawah ini. Terima kasih

Dilettanter

Apakah energi dilestarikan dalam alam semesta yang mengembang (atau berkontraksi!) Agak tidak penting - seperti artikel yang Anda rujuk bahkan mengutip, "[...] pergeseran merah galaksi dapat ditafsirkan sebagai hasil dari gerakan relatif, bukan dari perluasan ruang. Oleh karena itu, tidak ada energi yang hilang. " ketika gerakan dilihat relatif terhadap gerakan partikel melalui ruangwaktu; itu mengurangi lagi ke fakta bahwa konservasi energi tidak ada artinya jika Anda mulai beralih di antara kerangka referensi tanpa menerapkan transformasi yang benar.

ACascarino

Jawaban:

Itu tersebar dalam waktu. Jika suatu sumber mengeluarkan energi pulsa 1W yang berlangsung 1 detik dan penerima surut begitu cepat sehingga Doppler bergeser ke frekuensi yang berarti daya hanya 0,5W, maka pulsa akan memakan waktu 2 detik untuk tiba (karena ujungnya) lebih jauh melakukan perjalanan).

Steve Linton
sumber

Saya pikir ini salah. Apa yang terjadi jika sumber memancarkan satu foton (dengan energi yang diberikan)? Jika penerima mundur begitu cepat sehingga energi foton dialihkan merah menjadi setengah, penerima masih hanya menerima satu foton. Ke mana sisa energinya hilang?

Martin Bonner mendukung Monica

Ya, ini sepertinya tidak benar. Posting sebelumnya dari @bilkokuya sangat membantu, tetapi untuk mengatakan bahwa "konservasi energi tidak berlaku di antara perubahan kerangka referensi" terasa tidak memuaskan ketika berhadapan dengan kasus 1 foton. Terutama mengingat jika, katakanlah, semua cahaya di alam semesta mengalami kehilangan energi ini; bagaimana energi keseluruhan di alam semesta tetap konstan?

Dilettanter

Bahkan tanpa koreksi relativistik, jika senapan mesin menembakkan beberapa peluru ke target yang surut, laju bahwa peluru tiba berkurang oleh gerakan target, dan energi per peluru berkurang lebih banyak lagi. Satu tidak disebabkan oleh yang lain, mereka adalah dua efek terpisah dari gerak. Demikian pula, perubahan intensitas sumber cahaya terpisah dari perubahan frekuensi, yang satu tidak menjelaskan yang lain.

Ken G

Ya, saya pikir Anda baik-baik saja. Kesalahanku.

Steve Linton

Kita semua mungkin telah melakukannya, bahkan orang-orang yang memberikan jawaban dapat belajar dari forum ini!

Ken G

Sepenuhnya mengabaikan efek relativistik, itu tergantung pada kerangka referensi yang Anda gunakan; energi "yang hilang" dilihat sebagai energi kinetik baik dalam atom yang memancarkan atau menerima, tergantung pada atom mana yang Anda lihat bergerak. Energi tidak disimpan di antara kerangka referensi.

Jika saya bepergian dengan kecepatan jauh dari Anda, dan saya memancarkan foton pada Anda yang saya amati memiliki frekuensi f , maka saya akan menganggap bahwa foton memiliki energi E = hf, di mana h adalah konstanta Planck. Saya tidak akan pernah mengamati energi yang berbeda untuk foton itu - dalam kerangka referensi saya, energi dilestarikan. Anda, bagaimanapun, akan mengamati frekuensi yang berbeda f , dan karenanya energi yang berbeda E. Energi ini tetap konstan untuk Anda - energi disimpan dalam kerangka referensi Anda - tetapi energi yang saya amati dan energi yang Anda amati berbeda - energi tidak disimpan di antara bingkai referensi kami; dengan kata lain, enerji dilestarikan tetapi tidak invarian

Pertimbangkan - Saya melewati alat tulis Anda di dalam mobil dan melemparkan bola tenis kepada Anda. Dalam perspektif saya, bola tenis memiliki energi kinetik yang lebih besar (bergerak dengan kecepatan saya, ditambah kecepatan bola) daripada dalam perspektif Anda. Energi juga tidak berubah dalam keadaan ini!

ACascarino
sumber

Demonstrasi yang lebih sederhana bahwa KE tidak invarian adalah dengan hanya melihat Anda di mobil Anda dan melupakan bola tenis sama sekali. Dalam bingkai Anda, Anda diam dan Anda memiliki nol KE; dalam bingkai saya, Anda berkeliling dan memiliki banyak itu.

David Richerby

Konservasi energi tidak berlaku untuk situasi ini karena energi yang Anda ukur saat diam sehubungan dengan sumber dan energi yang Anda ukur saat bergerak sehubungan dengan sumber berada dalam kerangka referensi yang berbeda. Energi tidak disimpan di antara kerangka referensi yang berbeda; dengan kata lain, jika Anda akan menggunakan konservasi energi, Anda harus melakukan semua pengukuran Anda tanpa mengubah kecepatan.

Untuk informasi lebih lanjut, silakan lihat di /physics/1368/is-kinetic-energy-a-relative-quantity-will-it-make-it-make-inconsistent-equations-when-a .

varbatim dari jawaban David Z untuk pertanyaan tentang fisika SE

kesulitan teknis
sumber