Frottement dynamique
Le frottement dynamique est une limite en astrophysique liée à la perte de l'élan et de l'énergie cinétique des corps mobiles par une interaction de la gravité du avec la matière environnante dans l'espace. Il désigné parfois sous le nom de la drague de la gravité de , et a été la première fois discuté en détail par le Subrahmanyan Chandrasekhar dans le 1943 .
Compte intuitif
Une intuition pour l'effet peut être obtenue par la pensée à un objet massif se déplaçant par un nuage de plus petits corps d'allumeur. L'effet de la pesanteur fait accélérer et accélérer les corps légers et l'énergie cinétique (voir le lancer l'effet ). Par conservation d'énergie et d'élan, nous pouvons conclure que le corps plus lourd sera ralenti par une quantité pour compenser. Puisqu'il y a un ralentissement et l'énergie cinétique pour le corps à l'étude, l'effet s'appelle le frottement dynamique de .
Une autre façon de penser équivalente au sujet de ce processus est que les corps légers sont attirés par gravitation vers le corps plus grand se déplaçant par le nuage, et donc la densité aux augmentations de cet endroit et désigné sous le nom d'un sillage de la gravité de . En attendant, objecter à l'étude a avancé. Par conséquent, l'attraction de la gravité du sillage le tire vers l'arrière et le ralentit vers le bas.
Naturellement, le mécanisme fonctionne la même chose pour toutes les masses des corps de interaction et pour toutes les vitesses relatives entre elles. Cependant, alors que les résultats les plus probables pour un objet se déplaçant par un nuage sont un ralentissement et l'énergie, comme décrit intuitivement ci-dessus, dans le cas général ce pourrait être perte ou profit. Quand le corps à l'étude gagne l'élan et l'énergie le même mécanisme physique s'appelle un effet de bride de , ou l'aide de pesanteur de . Cette technique est parfois employée par les sondes interplanétaires pour obtenir une poussée dans la vitesse en passant la fin par une planète.
Formule dynamique de frottement de Chandrasekhar
La pleine formule dynamique de frottement de Chandrasekhar pour le changement de la vitesse de l'objet implique d'intégrer au-dessus de la densité de l'espace de phase du champ de la matière et est loin de transparent.Un cas spécial utilisé généralement est où il y a une densité uniforme dans le domaine de la matière, avec l'allumeur de particules de matière de manière significative que la particule principale à l'étude et avec une distribution de Maxwellian pour la vitesse des particules de matière. Dans ce cas-ci, la force de frottement dynamique est comme suit :
là où
G est la constante de la gravité.
M est la masse à l'étude.
le est la vitesse de l'objet à l'étude, dans une armature où le centre de la gravité du champ de matière est au commencement au repos.
Le est le rapport de la vitesse de l'objet à l'étude à la vitesse modale de la distribution de Maxwellian. (le est la dispersion de vitesse).
le est le " ; function" d'erreur ; obtenu en intégrant le de distribution normale.
le est la densité du champ de matière.
le est le " ; " du logarithme de coulomb de ;.
Généralement une équation simplifiée la force du frottement dynamique f a la forme
là où le dépend de la façon dont compare à la dispersion de vitesse de la matière environnante.
Densité des médias environnants
Plus la densité des médias environnants est grande, plus la force du frottement dynamique est forte. De même, la force est proportionnelle à la place de la masse de l'objet. Une de ces limites est de la force de la gravité entre l'objet et le sillage. La deuxième limite est parce que plus l'objet est plus massif, plus la matière sera tiré dans le sillage. La force est également proportionnelle à la place inverse de la vitesse. Ceci signifie le taux partiel de baisses de déperdition d'énergie rapidement aux vitesses élevées. Le frottement dynamique est, donc, sans importance pour les objets qui se déplacent relativistically, comme des photons. Ceci peut être rationalisé en se rendant compte que plus l'objet déplace cependant les médias rapidement, moins le temps là est pour qu'un sillage accumule derrière lui.
Applications
Le frottement dynamique est particulièrement important dans la formation des systèmes planétaires et des interactions entre les galaxies.
Protoplanets
Pendant la formation des systèmes planétaires, le frottement dynamique entre le Protoplanet et l'énergie de causes du disque de Protoplanetary de à transférer à partir du protoplanet au disque. Ceci a comme conséquence la migration centripète du protoplanet.
Galaxies
Quand les galaxies agissent l'un sur l'autre par des collisions, le frottement dynamique entre les étoiles fait descendre la matière vers le centre de la galaxie et pour les orbites des étoiles à randomiser. Ce processus s'appelle la relaxation violente et peut changer deux galaxies en spirale en une galaxie elliptique de plus grand .
Photons
Le Fritz Zwicky proposé en 1929 qu'un effet de la gravité de drague sur des photons pourrait être employé pour expliquer le déplacement vers le rouge cosmologique comme forme de a fatigué léger. Cependant, son analyse a eu une erreur mathématique, et son approximation à l'importance de l'effet devrait avoir été réellement zéro, en tant qu'a précisé la même année par le Arthur Stanley Eddington . Zwicky a promptement reconnu la correction, bien qu'il ait continué à espérer qu'un plein traitement pourrait montrer l'effet.
On le sait maintenant que l'effet du frottement dynamique sur des photons ou d'autres particules se déplaçant aux vitesses relativistes est négligeable, puisque l'importance de la drague est inversement proportionnelle à la place de la vitesse. On comprend que par convention le déplacement vers le rouge cosmologique est une conséquence de l'expansion métrique de de l'espace .
Notes et références
eflist.
| Random links: | Monte Rio, la Californie | Dexter, Missouri | Derrynane | Campeonato Tocantinense | Fricción_dinámica |