Si la luz no tiene masa, ¿cómo se puede impulsar una vela solar?

Una vela solar funciona interactuando con el viento solar, que son partículas radioactivas expulsadas del sol.

Además, la luz misma puede no tener masa, sin embargo, tiene energía y, por lo tanto, puede ejercer fuerza. Hay instrumentos, llamados radiómetros, que crean movimiento a partir de la luz.

radiómetro – Búsqueda de Google:

Lo que sucede es que un lado de las aletas está pintado de negro, el otro lado blanco, el lado negro absorbe los fotones transfiriendo la energía a las aletas, mientras que los fotones sin masa rebotan en el lado blanco, pero no tienen masa, no ejercen fuerza.

El viento solar consiste en partículas masivas cargadas, que tienen mucha masa de reinicio para conducir una vela.

Con respecto a la luz, a pesar de que no tiene masa en reposo , tiene un impulso h / λ donde h es la constante de Planck y λ es la longitud de onda de la luz en cuestión. Sin embargo, ese impulso es minuto y las velas solares obtienen mucho más impulso del viento solar que de la irradiación solar (luz solar).

¿Recuerdas la famosa ecuación [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]? Bueno … es solo parte de una ecuación más general, [matemáticas] E = \ sqrt {(mc ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2} [/ matemáticas]. Para partículas masivas en su marco de descanso, no hay impulso, [matemática] p = 0 [/ matemática], y se obtiene [matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática]. Para partículas sin masa, [matemática] m = 0 [/ matemática], y queda con [matemática] E = pc [/ matemática], que es la relación entre la energía y el impulso de un fotón. Es este impulso el que se transfiere a una vela solar cuando un fotón lo impacta.

Porque la luz, como en los fotones, puede no tener masa, pero todavía tiene impulso.

Todos piensan que “E = mc ^ 2” es la ecuación completa, pero no lo es. La ecuación completa es:

E ^ 2 = m ^ 2 * c * 4 + p ^ 2 * c ^ 2

Donde ‘p’ es el impulso. Los fotones no tienen masa, por lo que el primer término es cero, pero tienen impulso, por lo que el segundo término es finito. Y ese impulso distinto de cero puede impartirse cuando un fotón impacta un objeto.

La respuesta está en internet. Escribí tu pregunta exacta y aquí está la respuesta. Una buena respuesta, no tengo nada que agregar. Solo: primero busque en Internet

¿Cómo funcionan las velas solares?

No tienen masa en reposo, pero sí tienen masa relativista (aunque tenga cuidado al decir eso porque ese término ahora es políticamente incorrecto) y el impulso. Por lo tanto, si los detiene, le imparten ese impulso, y si los refleja, obtiene el doble de ese impulso.

Los fotones tienen un impulso igual a la energía del fotón dividido por la velocidad de la luz. La masa no es necesaria para el impulso. La velocidad del tiempo de masa es solo un caso especial de impulso y, de hecho, solo una aproximación a bajas velocidades. David Muccigrosso proporcionó una expresión matemática más completa que incluye el impulso de partículas sin masa como los fotones.

Lo único que tengo que agregar es que si un fotón rebotara directamente de una vela solar, su cambio de momento sería negativo de dos veces su impulso inicial, y de la conservación del momento, la vela ganaría el doble del impulso de fotón original. .

Para ángulos más indirectos, el efecto sería menor. Este efecto de casi duplicación es bueno, ya que los fotones tienen muy poco impulso por unidad de energía cinética en comparación con las partículas con masa. La ventaja, por supuesto, es que la vela solar no necesita transportar combustible.

Porque a pesar de no tener masa, el fotón tiene impulso, y eso es lo que necesitas empujar.

La ecuación general para energía-momento-masa es [matemática] E ^ 2 = (pc) ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2 [/ matemática]. Para el fotón, [matemática] m = 0 [/ matemática], porque no tiene masa. Por lo tanto, el impulso del fotón se puede describir como [matemática] p = E / c [/ matemática], donde E es la energía del fotón ([matemática] E = hf [/ matemática]) y [matemática] c [/ matemática ] es la velocidad del fotón. Recuerde también que Force ([math] F = dp / dt [/ math]) está correlacionada con el cambio de momento con el tiempo.

Cuando un fotón golpea un objeto, cambia su impulso (magnitud y dirección) durante un período de tiempo, y la fuerza resultante empuja al objeto.

Según la teoría especial de la relatividad de Einstein, los fotones, a pesar de tener una masa en reposo cero, tienen un impulso a medida que viajan a la velocidad de la luz. Este impulso viene dado por E / c donde E es la energía del fotón yc es la velocidad de la luz en el vacío.

El intercambio de impulso cuando los fotones chocan con una vela solar da como resultado una presión de radiación ejercida sobre la vela solar, y por lo tanto una fuerza que impulsa la nave espacial hacia adelante.

Si los fotones golpean la vela en un ángulo de la normal a la vela, la fuerza ejercida está dada por:

F = F0 ((cos (theta)) ^ 2) / r ^ 2

donde r es la distancia del sol.

Aunque los fotones no tienen masa, sí tienen impulso, esto es un poco contradictorio con lo que puede haber aprendido en la mecánica clásica, sin embargo, la mecánica clásica solo funciona dentro de ciertos límites, no trata con la luz …

Pregunta reflexiva

A los efectos del impulso, los fotones tienen masa. Pueden hacer esto debido a la equivalencia entre masa y energía. En lugar de la velocidad en masa, el momento de los fotones se expresa en forma de constante sobre la longitud de onda de Planck.

Aunque los fotones son partículas de masa en reposo cero, tienen las propiedades de energía e impulso, y por lo tanto exhiben la propiedad de masa a medida que viajan a la velocidad de la luz.

Presión de radiación – Wikipedia

La fuerza es simplemente un impulso en el tiempo. Momentum – Wikipedia

Así, los fotones pueden acelerar una vela solar.

La pregunta específica con respecto a la presión de la luz en una vela solar ha sido abordada por otros respondedores, pero también debemos tratar de resolver la confusión implícita en esto y más específicamente en la otra pregunta fusionada con esta sobre lo que realmente constituye una ecuación; y más particularmente F = ma. No siga leyendo si no tiene problemas con respecto a la fuerza, masa, aceleración, relaciones, parámetros, variables, ecuaciones e igualdades . De otra manera:

F = ma en particular no es una afirmación de que se supone que una fuerza tiene masa, como parecen implicar las preguntas.

Lo que tenemos es una relación en este caso entre 3 parámetros F, m, y a que le permite calcular la fuerza F de a, o la aceleración a de F, si conoce la masa m> 0, que es una propiedad del objeto a la que se aplica la fuerza F.

En este ejemplo particular 2 de los parámetros; F y a, son vectores, con magnitud y dirección: de acuerdo con F = ma tienen que apuntar en la misma dirección. Dado F y apuntando en la misma dirección, y solo en ese caso, incluso puede tomar m como variable y resolverlo (la dirección se cae).

Entonces, una ecuación es una relación que generalmente involucra una serie de parámetros , y si asigna valores a todos menos uno de ellos, a menudo puede, pero como hemos visto no siempre, tomar el parámetro restante como una variable y buscar valores por eso que hacen de la relación una igualdad ; lo que significa que los lados izquierdo y derecho de la ecuación evalúan lo mismo. ¡Eso es!

Usamos los términos relación, parámetro, variable, ecuación e igualdad en contexto, espero dar una mejor idea de cómo usarlos en su pensamiento de lo que puede buscar en un diccionario.

Los fotones no tienen masa, pero sí tienen impulso. La ecuación relevante es [matemática] E ^ 2 = p ^ 2c ^ 2 + m ^ 2c ^ 4 [/ matemática], que para una partícula sin masa se puede expresar como [matemática] p = E / c [/ matemática].

Cuando un fotón se refleja en una vela solar, por lo tanto, transfiere impulso a la vela. Por supuesto, la cantidad de impulso involucrada es muy pequeña, pero para una vela lo suficientemente grande y reflexiva es posible lograr una aceleración no despreciable.

Me gusta la respuesta de Mark Barton. Aunque me parece extraño su comentario de que usar la frase “masa relativista” ahora puede considerarse políticamente incorrecto. No sé la historia detrás de eso. Tengo curiosidad También aprendí que un fotón reflejado tiene el doble de impulso original. Tengo que leer sobre eso.

Bueno, volvamos al tema de una masa de fotones. Un fotón es tan único que se clasifica mejor como un paquete de ondas en lugar de una partícula. No tiene una masa en reposo, cero. Su impulso es simplemente la energía de su energía de onda multiplicada por la velocidad de la luz.

En mi opinión, el hecho de que esta “partícula” oscile, con esto quiero decir que su masa se expande rítmicamente dentro y fuera, no cambia el hecho de que cuando el paquete de ondas colapsa su masa es equivalente a su energía. Siempre fue equivalente todo el tiempo.

De Wikipedia cito:

“De manera similar, incluso los fotones (cuantos de luz), si están atrapados en un espacio contenedor (como un gas fotónico o radiación térmica ), contribuirían una masa asociada con su energía al contenedor. Tal masa adicional, en teoría, podría ser pesado de la misma manera que cualquier otro tipo de masa en reposo “.

En este número, realmente no necesitamos esas ecuaciones: “es una ley natural que no exista materia sin energía y no exista energía sin masa”.

La materia incluye materia de estado de masa y materia de estado de energía. Toda la materia tiene masa. La energía es la energía de su masa. Solo hay dos tipos de energía: energía estructural y energía de momento. La energía estructural es la energía almacenada en la estructura de la masa; La energía de momento es la energía transportada por la masa por su movimiento. Energía potencial gravitacional, energía química, energía electromagnética, energía nuclear, etc. que son solo diferentes formas de energía de momento o energía estructural. Todos dependen de su masa para tener esa energía. No hay forma de superar / andar con masa. La masa es la esencia de la materia. Cualquier energía es la energía de su masa; y cualquier masa es la masa de su energía.

El fotón es materia y ciertamente tiene masa. Y la masa es masa, no hay masa relativista; ni energía relativista.

Tenemos que establecer las leyes fundamentales de la naturaleza con principios científicos para que podamos progresar en la ciencia. Si seguimos relativizando las cosas fundamentales y nos enredamos con el desorden, no podemos avanzar.

¿Cómo podemos progresar? Simple, no hay ningún secreto para eso, sino ponernos detrás del futuro humano.

En resumen, aunque no tienen fotones de masa estática, pueden actuar como portadores de fuerza. Entonces, es la fuerza que transfieren a las velas lo que permite la propulsión. Piense en ellos como un conducto para la fuerza electromagnética en lugar de, por ejemplo, parciales que forman “aire” que impactan físicamente e imparten su energía cuando golpean una vela convencional. (Espero que haya ayudado a aclarar las cosas, un poco de sueño privado, así que perdona mi fraseología)

Los fotones tienen masa, pero solo debido a su movimiento. La “masa en reposo” de un fotón es cero, pero un fotón en movimiento tiene una masa debido a [matemáticas] E = mc ^ 2. [/ Matemáticas]

El viento solar es un flujo de partículas cargadas liberadas de la corona del Sol. Es plasma hecho de electrones, protones y partículas alfa.

Muy buena pregunta Creo que leí un artículo sobre teoría de cuerdas que decía que los electrones y los fotones eran del mismo tipo de cuerda pero que se veían desde diferentes ángulos. En cualquier caso, cuando la luz está en tránsito y está hecha de ondas EM, tiene aproximadamente la misma cantidad de energía que un electrón, pero en un electrón más de esa energía se almacena como masa. Creo que sucede algo similar cuando la luz golpea la parte posterior de tu ojo. La luz se convierte en una señal eléctrica y se envía a la parte posterior de su cerebro haciendo que vea cosas.

Hay una cosa llamada efecto fotoeléctrico donde la energía de los fotones se convierte en energía eléctrica.