Un magnet este un corp cu moment cinetic propriu nenul

Am creat această secţiune în care vă invit să emiteţi şi să dezbateţi cât mai multe ipoteze în Fizică.

Eu vă supun atenţiei aici o ipoteză recentă de-a mea şi vă rog să o criticaţi cât mai aspru, dar fără să mă bateţi .

Deci, iată ce am născut recent:
-un magnet este un corp cu moment cinetic propriu nenul.

Ştim că în Fizica actuală se admite că un corp care nu se roteşte nu are moment cinetic propriu. Această ipoteză vine să contrazică Fizica actuală şi spune că chiar şi un corp care nu se roteşte are moment cinetic propriu. O justificare a unei asemenea posibilităţi ar fi dată de faptul că momentul cinetic propriu al unui corp este suma vectorială a momentelor cinetice proprii ale tuturor particulelor componente ale corpului dat. Cine îmi garantează că această sumă este neapărat nulă?

Bun, să presupunem că veţi cădea de acord cu faptul că, într-adevăr, e posibil ca şi un corp care nu se roteşte să aibă moment cinetic propriu. Atunci vine întrebarea următoare:
-dacă pot ţine în mână un corp care nu se roteşte şi care are totuşi un moment cinetic propriu, atunci nu cumva acel corp este tocmai un magnet?

Vă mulţumesc pentru răspunsuri!

Nu sunt sigur, dar daca nu exista o legatura intre momentul cinetic de spin al electronilor si momentele lor magnetice, s-ar putea ca momentele de spin cu +/- 1/2 sa se anuleze reciproc, dar sa nu se anuleze momentele magnetice ale lor, deci magnetul ar functiona si fara moment cinetic. In caz contrar magnetul are un moment magnetic de spin egal cu suma spinilor electronilor care dau nastere magnetului.

virgil a scris:Nu sunt sigur, dar daca nu exista o legatura intre momentul cinetic de spin al electronilor si momentele lor magnetice, s-ar putea ca momentele de spin cu +/- 1/2 sa se anuleze reciproc, dar sa nu se anuleze momentele magnetice ale lor, deci magnetul ar functiona si fara moment cinetic.

Înţeleg ce vrei să spui, Virgile, dar aşa ceva nu se poate, căci (în Fizica actuală) momentul magnetic de spin este proporţional (deci şi coliniar) cu momentul cinetic de spin. Aşadar, ipoteza mea pare să rămână în picioare. Nu-i aşa?

Extras din Wikipedia;"Analiza este uşor extins la spin-doar momentul magnetic al unui atom. For example, the total spin magnetic moment (sometimes referred to as the effective magnetic moment when the orbital moment contribution to the total magnetic moment is neglected) of a transition metal ion with a single d electron outside of closed shells (eg Ti 3+ ) is 1.73 μ B since S = 1/2, while an atom with two unpaired electrons (eg V 3+ ) with S = 1 would have an effective magnetic moment of 2.83 μ B . De exemplu, momentul magnetic total de spin (denumit uneori ca momentul magnetic eficiente atunci când contribuţia momentul orbital la momentul magnetic total este de neglijat) a unui ion de metal de tranziţie cu un singur electron în afara d din cochilii închise (de exemplu, Ti 3 +) este 1.73 μ B de la S = 1 / 2, în timp ce un atom cu doi electroni nepereche (de exemplu, V 3 +) cu S = 1 ar avea un moment magnetic efectiv de 2.83 μ B. "
Da, momentul magnetic, se insumeaza si este proportional cu momentul cinetic de spin. Dar in macro momentul cinetic inseamna momentul impulsului sau momentul cantitatii de miscare, ceia ce implica obligatoriu o rotatie a corpului in jurul unei axe, ceia ce nu are corespondent in micro, unde particulele fiind considerate punctiforme, nu se pot roti in jurul unei axe avand raza zero. Deci nu poti transfera proprietatile particulelor la proprietatile corpurilor. Notiunea de spin a fost introdusa pentru explicarea despicarii liniilor spectrale cand atomii erau supusi unor campuri magnetice. Ce legatura are acest spin cu momentul cinetic al unui corp in macro. Daca spinii insumati ai atomilor unui magnet ar genera un moment cinetic asupra magnetului, ar insemna ca un magnet in forma de potcoava sa inceapa sa se roteasca singur, ceia ce nu este real.
Cred ca poti spune totusi despre un magnet ca contine un moment cinetic de spin, proportional cu momentul sau magnetic, dar nu are nici o relevanta fizica in macro. Este ca si cand ai avea un ceas in care se invart niste rotite si vrei sa spui ca ceasul are moment cinetic desi el sta pe loc.

virgil a scris:in macro momentul cinetic inseamna momentul impulsului sau momentul cantitatii de miscare, ceia ce implica obligatoriu o rotatie a corpului in jurul unei axe

Virgil, de unde ai scos chestia cu „obligatoriu” aici? De ce în macro momentul cinetic propriu n-ar putea fi rezultanta unor mişcări pe care să nu le putem vedea? Exemplul tău cu ceasul mecanic cu rotiţe este minunat!

ceia ce nu are corespondent in micro, unde particulele fiind considerate punctiforme, nu se pot roti in jurul unei axe avand raza zero.

Consideraţiile astea sunt, la rândul lor, ipoteze. Nu poţi contrazice o ipoteză cu alte ipoteze, ci numai cu certitudini.

Daca spinii insumati ai atomilor unui magnet ar genera un moment cinetic asupra magnetului, ar insemna ca un magnet in forma de potcoava sa inceapa sa se roteasca singur, ceia ce nu este real.

Asta e o provocare interesantă! Ţin minte că în careva misiune a NASA, două nave cosmice care s-au cuplat au început să se rotească necontrolat. Nu cumva fenomenul are legătură cu ceea ce discutăm noi aici?

Această observaţie a ta mi-a atras atenţia şi asupra unei alte chestiuni. Dacă momentul magnetic al unui corp ar fi, de fapt, moment cinetic propriu, atunci magnetul ar trebui să se opună cumva încercării noastre de a-i modifica direcţia momentului magnetic. De ce nu se opune, totuşi? Încă nu ştiu să răspund la această întrebare...

Cred ca poti spune totusi despre un magnet ca contine un moment cinetic de spin, proportional cu momentul sau magnetic, dar nu are nici o relevanta fizica in macro. Este ca si cand ai avea un ceas in care se invart niste rotite si vrei sa spui ca ceasul are moment cinetic desi el sta pe loc.

Aici nu-ţi dau dreptate! Exemplul cu ceasul este minunat! Vrei să spui că ceasul care stă pe loc nu are moment cinetic propriu, deşi rotiţele sale se mişcă?

Aici nu-ţi dau dreptate! Exemplul cu ceasul este minunat! Vrei să spui că ceasul care stă pe loc nu are moment cinetic propriu, deşi rotiţele sale se mişcă?

Se poate roti si ceasul daca momentele cinetice ale rotitelor nu se anuleaza reciproc, si sunt destul de puternice.
A fost un exemplu sumar fara pretentii, considerand ca momentele rotitelor sunt foarte mici comparativ cu masa ceasului.

Virgil, eu am întrebat altceva:
-are ceasul moment cinetic propriu, chiar dacă carcasa lui stă pe loc?

Din moment ce ceasul nu se roteste, nu are moment cinetic propriu, dar problema ramane discutabila, si am sa prezint un exemplu; Cineva a facut un giroscop puternic, pe care l-a ascuns (fiind in functiune) intr-o valiza eleganta, apoi a abandonat-o in gara, privind de departe. Un hot a apucat valiza si cand a vrut sa coteasca dupa un colt i-a zburat valiza din mana..... Iata ca acea valiza avea un moment cinetic ascuns de aparente, la fel e si cu ceasul.

Bun, alt exemplu excelent. Păi, virgile, nu cumva te contrazici? Avea geanta (ceasul) moment cinetic propriu sau nu?

Într-adevăr, balansierul are rotaţia cea mai rapidă şi pare să aibă cel mai mare moment cinetic, însă mă îndoiesc că suma tuturor momentelor cinetice ale componentelor ceasului este riguros nulă.
În schimb, este foarte bună sublinierea privind faptul că giroscopul formează împreună cu valiza un sistem. Într-adevăr, important este ca piesele valizei să fie legate solidar (adică, să formeze un corp solid), în aşa fel încât mişcările imprimate să se transmită tuturor componentelor, nu doar carcasei.

De exemplu, valiza mai poate conţine, undeva într-un buzunăraş, bani, pixuri, chei, etcetera. Dacă acestea nu au moment cinetic propriu (nu se rotesc) nu înseamnă că valiza nu are moment cinetic propriu. Dimpotrivă, giroscopul din valiză (fiind legat solidar cu valiza) îi transmite acesteia tot momentul său cinetic, astfel încât sistemul format de carcasa valizei şi toate componentele ei are moment cinetic propriu.

Dar important este faptul că asemenea consideraţii sunt valabile şi pentru toate corpurile din jurul nostru. Faptul că o piatră nu ne prezintă rotaţie („carcasa” ei nu se roteşte) nu ne interzice să bănuim că ea poate avea un moment cinetic propriu datorat componentelor sale pe care nu le putem vedea. Atunci, ce facem, cum stabilim cât moment cinetic propriu are o piatră? Eu cred că numai momentul său magnetic ne spune ceva despre momentul cinetic propriu al pietrei! Iar asta ar implica modificări din temelii ale Fizicii!

Apropo, cred că am răspunsul şi pentru faptul că putem mişca uşor un magnet, fără ca acesta să se opună vizibil unui cuplu extern. Această uşurinţă se datorează faptului că noi mişcăm doar „carcasa” magnetului, electronii liberi neascultând instantaneu de cuplul extern, ci doar după un anumit interval de timp. Evident, asta ar duce la formarea unor curenţi electrici în magnet în timpul mişcării. Oare se observă aşa ceva?

Acela este moment de inerţie la care te referi tu, nu moment cinetic. Momentul cinetic este nul dacă viteza unghiulară este nulă. Deci, până când corpul nu capătă viteză unghiulară, până atunci nu are moment cinetic.

Apropo, merită văzută şi legătura cu efectul Einstein-de Haas, care vine să întărească ipoteza mea.

Răspunsul meu simplu este „nu”. Răspunsul mai detaliat vine din comparaţia cu impulsul. Corpul care este în repaus şi aşteaptă un bobârnac din exterior nu are impuls până când nu se mişcă. După mişcare, impulsul are acelaşi sens cu impulsul care l-a „lovit”, nu sens contrar. La fel e şi cu momentul cinetic.

Da, mai putem spune asta, pentru că raţionamentul meu se referă la inexistenţa momentului cinetic care

Razvan a scris:

se va opune acţiunii acelei forţe.

Deci, vreau să spun că momentul cinetic propriu al corpului este independent de acţiunile exterioare ce urmează a fi întreprinse asupra sa, ci are o valoare bine determinată, chiar independentă de natura sa, deci independentă de natura componentelor sale, ci dependentă doar de felul în care ele se mişcă şi de masa lor.

Razvan a scris:Intenţia mea nu este să te contrazic.

Am observat asta. Şi eu am încercat doar să scot în evidenţă modul în care văd eu lucrurile.

un corp poate prezenta moment cinetic faţă de un sistem de referinţă şi, în acelaşi timp, nu poate prezenta moment cinetic faţă de altul.

Într-adevăr, asta este valabil pentru momentul cinetic (orbital) şi mai puţin pentru momentul cinetic propriu. În ultimă instanţă, dacă e să studiem relativitatea unor asemenea momente, trebuie să ţinem seama şi de faptul că chiar şi momentul magnetic depinde de reper.

Aşadar, o asemenea complexitate ne obligă să revenim la „începuturi” şi să stabilim întâi dacă ipoteza mea (care are, se pare, două etape) este corectă sau nu (eşti de acord sau nu cu ea), după care vom intra în amănuntele ei cele mai absconse.

M-am tot gândit, Răzvan, dacă nu cumva ai căutat o legătură şi mai profundă între inerţie şi ceea ce discutăm noi aici. Într-adevăr, există o asemenea legătură, dar asta s-ar putea să fie o altă ipoteză. Mai precis, e posibil ca masa însăşi să existe tocmai datorită momentelor cinetice microscopice ale particulelor care alcătuiesc corpul mare. Iar asta e foarte interesant, de asemenea!

Putem afirma atunci că şi reciproca este valabilă? Adică dacă un corp prezintă inerţie la rotaţie atunci el are deja un moment cinetic propriu?

Cred ca, inertia de orice fel presupune o intarziere necesara modificarii starii energetice a particulelor componente, respectiv absorbtia sau emisia de fotoni, cat si orientarea "preponderenta" a particulelor avand ca rezultanta directia de miscare. Sunt de fapt doua variabile; directia de miscare si energia.

Daca consideram atomul ca fiind un mic giroscop, al carui ax este un magnet permanent, si ne imaginam o multime astfel de giroscoape cu orientari diferite care formeaza un corp, si incercam sa rotim corpul in jurul unei axe, atunci toate giroscoapele vor avea tendinta sa-si orienteze axa proprie paralel cu axa de rotatie a corpului.
Daca initial corpul avea rezultanta orientarilor nula, dupa rotirea corpului, rezultanta orientarilor va fi nenula si chiar se va roti pe un con a carui axa va fi paralela cu axa de rotatie a corpului. Acest con se va ascuti cu atat mai mult cu cat viteza de rotatie a corpului va creste. Fiecare mic giroscop va capata o miscare de precesie din ce in ce mai rapida proportional cu cresterea vitezei unghiulare a corpului. La franarea miscarii de rotatie fenomenul se intampla invers, rezultanta vectorilor de orientare (a momentelor cinetice) a giroscoapelor se apropie de zero. Timpul acomodarii la noua situatie energetica reprezinta inertia sistemului considerat. Acest lucru justifica inertia corpurilor de rotatie, dar in cazul corpurilor in miscare rectilinie cauza este mai profunda si se ajunge pana la orientarea axei de oscilatie a undei stationare ce intruchipeaza particula in functie de directia de propagare. Si aici apare o oscilatie de precesie in jurul directiei de propagare, care este emisa in timpul franarii corpului, dar frecventa acesteia la viteze normale este foarte mica si nu se poate percepe.

Pe acest principiu s-ar putea imagina un sistem de propulsie fara sa folosim rachete. Ar fi suficient sa reusim sa controlam modul de orientare globala al axelor de oscilatie a particulelor dintr-un corp.

Razvan a scris:Desigur că până nu primeşte un impuls nu putem vorbi de inerţia acelui corp.

Dacă te referi la o ipoteză (mai profundă) din afara Fizicii actuale (care spune că masa se datorează variaţiilor de impuls), atunci îţi pot da dreptate, dar dacă rămâi în cadrul ei, atunci trebuie amintit că inerţia se manifestă şi ca opunere la primire de impuls, deci inerţia preexistă în corp înainte de a primi impulsul extern.

Dar, dacă particulele elementare care prezintă spin prezintă un moment cinetic, atunci prezintă şi inerţie la rotaţie.

Fizica actuală spune că da, spinul este un moment cinetic (chiar dacă nu este interpretat ca o rotaţie), aşadar particulele elementare trebuie să manifeste şi inerţie la rotaţie (iar asta a fost demonstrat prin experimentul Einstein-de Haas).

Putem afirma atunci că şi reciproca este valabilă? Adică dacă un corp prezintă inerţie la rotaţie atunci el are deja un moment cinetic propriu?

Nu ştiu cum ai legat reciproca de raţionamentul anterior, dar eu nu văd adevărul acesteia decât ca fiind evident.

virgil a scris:Cred ca, inertia de orice fel presupune o intarziere

Ideea este profudnă şi interesantă, dar mă tem că există nişte excepţii, precum cele implicate de forţele perpendiculare. Dacă acţionezi cu o forţă perpendiculară pe impuls, atunci variaţia în direcţie a impulsului apare ca fiind maximă instantaneu. De asemenea, dacă întrerupi brusc forţa perpendiculară ce acţionează asupra unui impuls (în ipoteza că o asemenea întrerupere bruscă ar fi posibilă), atunci impulsul capătă instantaneu o direcţie constantă, fără nicio întârziere.

Sunt de fapt doua variabile; directia de miscare si energia.

Aşa este, şi permite-mi să completez: direcţia de mişcare şi modulul impulsului (care modul ne dă energia (relativistă)).

Daca consideram atomul ca fiind un mic giroscop, al carui ax este un magnet permanent, si ne imaginam o multime astfel de giroscoape cu orientari diferite care formeaza un corp, si incercam sa rotim corpul in jurul unei axe, atunci toate giroscoapele vor avea tendinta sa-si orienteze axa proprie paralel cu axa de rotatie a corpului.

De ce crezi asta? (Nu că te-aş contrazice, dar nu mi se pare evident...) Un giroscop tocmai prin asta se caracterizează, că-şi menţine direcţia nemodificată la influenţele exterioare şi nu are tendinţa de a-şi alinia axa de rotaţie cu axa impusă, ci dimpotrivă, are tendinţa de a-şi menţine neschimbată direcţia axei de rotaţie.

Pe acest principiu s-ar putea imagina un sistem de propulsie fara sa folosim rachete. Ar fi suficient sa reusim sa controlam modul de orientare globala al axelor de oscilatie a particulelor dintr-un corp.

Să nu uităm că impulsul total al unui sistem izolat se conservă. Deci nu prea poţi lua de unde nu este. Trebuie să faci cumva să iei impulsul din exterior ca să-l ai.


Şi, apropo, să nu uităm de subiect:
-1). Este adevărat că un corp poate avea moment cinetic propriu chiar dacă („carcasa” lui) nu se roteşte?
-2). Dacă răspunsul la întrebarea anterioară este afirmativ, atunci cum se manifestă fizic în exterior acest moment cinetic propriu al unui corp care stă; nu cumva tocmai printr-un moment magnetic? (Ipoteza mea din acest topic susţine că şi răspunsul la această a doua întrebare este afirmativ.)

Să numim atunci drept „moment cinetic imanent” momentul cinetic propriu de care vorbim în acest topic. Aşadar, Răzvan, tu eşti de acord că un corp poate avea moment cinetic imanent nenul. Dar tu spui că un asemenea moment cinetic imanent al unui corp nu se manifestă nicicum în exterior dacă nu intervenim asupra corpului. Asta înseamnă, în primul rând, că răspunsul tău la cea de-a doua mea întrebare este negativ. Atunci:

-3). Un corp cu un moment cinetic imanent nenul asupra căruia nu acţionăm din exterior se manifestă în totalitate la fel ca şi un corp cu moment cinetic imanent nul? Nu produce în jurul său niciun câmp suplimentar?

Oare o planetă cu moment cinetic imanent nenul nu diferă prin nimic de o planetă cu moment cinetic imanent nul?

De ce crezi asta? (Nu că te-aş contrazice, dar nu mi se pare evident...) Un giroscop tocmai prin asta se caracterizează, că-şi menţine direcţia nemodificată la influenţele exterioare şi nu are tendinţa de a-şi alinia axa de rotaţie cu axa impusă, ci dimpotrivă, are tendinţa de a-şi menţine neschimbată direcţia axei de rotaţie.

Roata de la bicicleta este un giroscop, iar daca incerci sa virezi brusc, adica sa rotesti giroscopul in jurul altei axe, te arunca de pe bicicleta. Giroscoapele din exemplul de mai sus nu sunt chiar libere, pentru ca sunt legate intre ele prin forte de coeziune (electrice, magnetice), asa cum roata este legata de ghidon. Deci la rotirea unui corp apar modificari asupra axelor de rotatie a atomilor, si implicit miscari de precesie.

Ideea este profudnă şi interesantă, dar mă tem că există nişte excepţii, precum cele implicate de forţele perpendiculare. Dacă acţionezi cu o forţă perpendiculară pe impuls, atunci variaţia în direcţie a impulsului apare ca fiind maximă instantaneu. De asemenea, dacă întrerupi brusc forţa perpendiculară ce acţionează asupra unui impuls (în ipoteza că o asemenea întrerupere bruscă ar fi posibilă), atunci impulsul capătă instantaneu o direcţie constantă, fără nicio întârziere.

Nu prea inteleg ce vrei sa spui; avem doi vectori perpendiculari, impulsul si forta, iar corpul se va misca pe directia rezultantei celor doi vectori. Problema este ca impulsul inseamna o ciocnire a carui durata este foarte scurta, in timp ce forta actioneaza intr-un timp de regula mai lung, si nu poti corela in timp actiunea celor doi vectori.

Să nu uităm că impulsul total al unui sistem izolat se conservă. Deci nu prea poţi lua de unde nu este. Trebuie să faci cumva să iei impulsul din exterior ca să-l ai.

Cand doua corpuri se ciocnesc spunem ca unul din ele a preluat impulsul celuilalt. De fapt nu exista niciodata contact intim (atomic) intre cele doua corpuri, chiar atunci cand ele se deformeaza. Atunci ce transfer are loc la preluarea impulsului; primul corp care era incarcat cu energie, cedeaza celui de al doilea energia atunci cand sunt in apropiere, deci are loc un transfer de fotoni de la un corp la altul. Daca ai o rezerva de energie si stii cum sa modifici starea fotonilor, absorbiti de nava vei putea calatori fara rachete. Ideea este mai complicata si trebuie vazut mai intai in ce consta relatia intre un corp si spatiul in care se misca.

Şi, apropo, să nu uităm de subiect:
-1). Este adevărat că un corp poate avea moment cinetic propriu chiar dacă („carcasa” lui) nu se roteşte?

Un corp nu poate avea moment cinetic propriu, atat timp cat nu se roteste, pentru ca rezultanta momentelor cinetice interioare este nula cand corpul se afla in repaus.
Problema este relativa si depinde unde se afla observatorul, fata de corp, pentru ca o piatra de pe Luna, privita de pe Pamant prezinta moment cinetic, pentru ca se roteste in jurul Pamantului odata cu Luna. Dar aceiasi piatra privita tot de pe Luna are moment cinetic zero.

atunci cum se manifestă fizic în exterior acest moment cinetic propriu al unui corp care stă; nu cumva tocmai printr-un moment magnetic?

Din cate am auzit, un corp rotit cu mare viteza genereaza in jurul lui un camp magnetic, deoarece electronii liberi devin sarcini in miscare ce creaza niste curenti electrici, si de aici sursa campului magnetic. Dar daca corpul este in repaus sursa campului magnetic dispare.
Momentul magnetic al fiecarui atom sau particula este totdeauna legat de momentele magnetice inconjuratoare, astfel ca rezultanta tuturor momentelor magnetice dintr-un corp este nula. In timp ce momentul magnetic are ca sursa o sarcina electrica in miscare, momentul cinetic are ca sursa circulatia unei mase. Inca nu s-a descoperit campul care rezulta din circulatia unei mase, camp pe care l-as numi "camp giroscopic"