Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

Vragen bij les fysica?

Samenvouwen
Dit onderwerp is gesloten.
X
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    Vragen bij les fysica?

    Hallo allemaal,

    Gisteren gaf mijn leerkracht fysica enkele toepassingen van het Doppler-effect. Hierbij haalde hij Edwin Hubble aan, die onderzoek heeft gedaan naar de roodverschuiving van sterren ivm de afstand tot de aarde.
    Leuk dacht ik, een beetje astronomie in onze lessen!

    Hierbij stelde hij een grafiek op ( x-as = afstand tot aarde(r); y-as = snelheid waarmee de ster zich verwijdert(v) ) waarop je dus een mooie evolutie zag. Sterren die verder weg stonden, vlogen ook sneller weg van de aarde (buiten natuurlijk enkele uitzonderingen in ons eigen sterrenstelsel). Vervolgens trok hij een rechte door de grafiek, die dan die trend voorstelde. De standaarddeviatie was vrij groot, maar daar konden we niet aan doen. De functievergelijking van die rechte was dan "v = H*r" waarin we de Hubbleconstante invoerden. Mijn leerkracht zei dan dat die constante ongeveer H = 20 km/s bedraagt.

    Toen zei hij iets waar ik nu mijn twijfels over heb...
    Hij voegde de lichtsnelheid erbij als de maximum-snelheid in ons heelal, vulde dit in in de vgl. en leidde hieruit af dat de grootte van het heelal ongeveer 15*10^9 lichtjaar was...

    1) Ik heb altijd gedacht dat die afstand 'bestaat' omdat het heelal ongeveer zo oud is, en dat licht van sterren die verder staan, gewoon de tijd nog niet gehad hebben om tot hier te geraken. Als mijn leerkracht gelijk heeft (en ik ongelijk) betekent dit dat we vanaf de aarde nooit verder zullen kunnen kijken dan 15*10^9 lichtjaar, hoe oud het heelal ook is.
    2) Hij hield geen rekening met de relatieve snelheden die gemeten worden bij snelheden die c naderen. Als twee objecten met elk de snelheid van c naar elkaar toevliegen, lijkt het vanaf het ene object dat het andere snelheid c heeft, en dus niet 2c.
    Ik weet de precieze formule daarvoor niet meer, als iemand die kan geven, zou het heel fijn zijn :smartass . Maar ik meen wel te weten dat als je daarmee rekening houdt, je dan geen rechte meer krijgt, maar een kromme. En dat zou zijn grafiekske wel eens compleet naar de euhm, maan sturen.

    Dus wie heeft er gelijk, ik of mijn leerkracht fysica?
    Eerst was er niets, en toen ontplofte het nog ook :D

    #2
    Intressant, als ik straks nog wat tijd over heb, duik ik nog even in mijn boek van vorigjaar (Vaste Stoffysica) volgensmij stond daar, daar wel wat over in. En ik weet nog dat het erg erg erg erg ingewikkeld was.

    Dat met die relative snelheden is gewoon erg lastig te begrijpen. Want als jij je op een treintje bevind die bij benadering met c gaat, (de c haal je niet want je hebt massa, (owkeej je kunt er over discussieren dat vacuum massa heeft (is aan te tonen maar daar gaat het niet over)) en je trapt dan een balletje weg dan ben jij nooit instaat om deze boven de licht snelheid te krijgen voor een waarnemer buiten de trein. Terwijl jij op de trein dit niet zou moeten merken dat je beweegt.

    Deze discussie hebben we ook gevoerd met de observatie van licht uit de ruimte. Als je op de aarde staat draai je ook rond, dit beteken dus dat als jij een foton zou kunnen zien bewegen en dat foton gaat van je af, maar jij staat zo dat de aarde ook van het foton afdraait, dan zal dit foton niet met c+de snelheid van de draaiing van de aarde gaan. Maar waarom dat is, dat is bijna niet te vatten, kom je namelijk allemaal in de kansrekening uit (helaas).
    [I]"Never doubt that a small group of thoughtful committed citizens can change the world' indeed, it's the only thing that ever has"[/I] - Margaret Mead

    Commentaar


      #3
      Inderdaad, daar heb ik ook al vaak over nagedacht.
      Maar het is niet direct mijn bedoeling om die relatieve snelheden helemaal uit te lichten. Mijn vraag is eerder of mijn gedachtegang klopt dat dit wel degelijk effect heeft op die v(r)-grafiek?
      Misschien kan je het zo uitdrukken dat als r naar oneindig gaat (dus; de afstand tot de aarde wordt oneindig groot), dat dan pas de snelheid gelijk zal zijn aan c. Immers; als je denkt zoals mijn leerkracht, zal de snelheid gelijk zijn aan c vanaf je op een afstand van 15 miljard lichtjaar van de aarde zit.
      Anders deze bijvraag; Wat heeft Hubble juist onderzocht of berekend? Had hij de grootte van het heelal berekend, of de leeftijd?
      Of nog een andere vraag die bij mij opkomt; Als het heelal nu 20 miljard jaar oud zou zijn, hoever kunnen we dan kijken? Kunnen we dan (bij benadering) 15, of 20 miljard lichtjaar ver kijken?
      Eerst was er niets, en toen ontplofte het nog ook :D

      Commentaar


        #4
        Het flauwe bij de uitdijing van het heelal is, dat de ruimte zelf uitdijt. Hierdoor is het dus toch mogelijk voor objecten om, vanuit ons gezichtspunt gezien, een snelheid te hebben die groter is dan de lichtsnelheid. Dit komt dus doordat de tussenliggende ruimte in een bepaald (voldoende groot) tempo uitdijt, en niet omdat het object 'zelf' is versneld naar die enorme snelheid (dit is inderdaad niet mogelijk volgens de RT en onze ervaringen).

        Zoals je waarschijnlijk al had gehoord in die les, is de enorme snelheid van die veraf gelegen objecten afgeleid uit hun roodverschuiving.

        Een stel vergelijkingen die nuttig zijn bij deze beschouwingen zijn hier te vinden:

        http://en.wikipedia.org/wiki/Redshift#R ... ler_effect

        die 'z'-waarde die daarin genoemd wordt is een maat voor de roodverschuiving die we waarnemen, en die factor kan via een redelijk eenvoudige bewerking vertaald worden naar een effectieve snelheid van de bron ten opzichte van ons. Dat licht is dus niet bij zijn vertrek al enorm uitgerekt door de plaatselijke snelheid van de bron, maar het licht is op zijn lange reis naar ons toe zeg maar 'met de ruimte mee gerekt'.
        The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

        A MacBook user!

        Commentaar


          #5
          Ok, dus als ik het goed begrijp, rekt de ruimte zelf uit, en 'ligt' de ster of het object dat licht straalt, hierop. Dus als een ster op 10^6 lichtjaar afstand staat, rekt de ruimte ertussen met ongeveer 20 kilometer per seconde uit. Ondertussen staat die ster dus stil t.o.v. onze aarde. Als het licht vertrekt, heeft het dus een compleet normale frequentie en golflengte, maar omdat de ruimte uitrekt, wordt de golflengte langer en krijg je dus een roodverschuiving.
          Als een ster zich dan op 15 miljard lj bevindt, staat hij eigenlijk (ongeveer) stil t.o.v. ons, alleen rekt de ruimte ertussen uit met de snelheid van het licht. Wat gebeurt er dan met de lichtgolf? Doordat er elke seconde evenveel afstand tussen de aarde en de ster bijkomt als dat het licht aflegt, zal het dus nooit de aarde bereiken. De golf zal zogezegd eeuwig ter plaatse staan trappelen. Licht dat op een afstand staat van 20 miljard lj zal zich dan met een snelheid van 5 miljard lj van ons verwijderen...
          Zo heb ik het nog nooit bekeken en als dat zo is, heeft mijn leerkracht toch gelijk.

          Hierdoor is het dus toch mogelijk voor objecten om, vanuit ons gezichtspunt gezien, een snelheid te hebben die groter is dan de lichtsnelheid.
          Maar dan snap ik nog altijd deze opmerking niet.
          Eerst was er niets, en toen ontplofte het nog ook :D

          Commentaar


            #6
            Origineel geplaatst door jokke89
            Als een ster zich dan op 15 miljard lj bevindt, staat hij eigenlijk (ongeveer) stil t.o.v. ons, alleen rekt de ruimte ertussen uit met de snelheid van het licht. Wat gebeurt er dan met de lichtgolf? Doordat er elke seconde evenveel afstand tussen de aarde en de ster bijkomt als dat het licht aflegt, zal het dus nooit de aarde bereiken. De golf zal zogezegd eeuwig ter plaatse staan trappelen. Licht dat op een afstand staat van 20 miljard lj zal zich dan met een snelheid van 5 miljard lj van ons verwijderen...
            Zo heb ik het nog nooit bekeken en als dat zo is, heeft mijn leerkracht toch gelijk.
            Klopt inderdaad, licht dat uitgezonden is voorbij die grens zal ons nooit meer kunnen bereiken: het blijft voor eeuwig achter onze horizon. Een beetje een eenzame gedachte! En omdat de expansie van het heelal alleen maar lijkt te versnellen, lijkt dit ook nooit meer goed te gaan komen. Sterker nog, door die versnellende expansie komt die 'horizon' steeds dichterbij! Het lijkt erop dat hierdoor alles en iedereen uiteindelijk moederziel alleen achter zal blijven in een verder lege en donkere oneindigheid. Een erg leuke tekst over deze situatie staat hier:

            http://math.ucr.edu/home/baez/end.html

            (ik link wel vaker naar de pagina's van die man, maar dat komt omdat ik ze zo goed geschreven en relevant vind!)

            Verder blijft het een glibberige zaak om te spreken van objecten die een bepaalde snelheid ten opzichte van ons hebben terwijl de ruimte waarin we meten niet statisch is, maar uitrekt. Om alweer te verwijzen naar een erg mooie uitleg hiervan:

            http://math.ucr.edu/home/baez/physics/R ... ubble.html

            Die man kan het beter verwoorden dan ik zou kunnen... laat dit je uiteraard er niet van weerhouden om gewoon weer hier terug te komen met je vragen!!
            The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

            A MacBook user!

            Commentaar


              #7
              Origineel geplaatst door Brinx
              En omdat de expansie van het heelal alleen maar lijkt te versnellen, lijkt dit ook nooit meer goed te gaan komen.
              Uhm -- momenteel is de expansiesnelheid zo dat onze visuele horizon altijd maar verder komt te liggen.

              Met andere woorden: we zien "ver" genoeg om de achtergrondstraling waar te nemen, en "daarachter" zien we niets omdat de fotonen dan zouden moeten vertrokken zijn op een moment dat er nog geen ongebonden fotonen waren. We hebben met andere woorden een visuele horizon die dichter ligt dan de causale horizon, dus van die laatste hebben we nog geen last.

              De expansiesnelheid is momenteel "tamelijk" klein, zodat we de achtergrondstraling altijd maar van verdere en verdere objecten.

              Als de expansiesnelheid inderdaad verder blijft toenemen gaat dat inderdaad allemaal veranderen (en wordt onze causale horizon iets waar altijd maar minder en minder objecten in gaan thuishoren), maar dat duurt nog wel "een tijdje".
              Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

              Commentaar


                #8
                Da's waar, op het moment wordt onze horizon (nog) niet bepaald door de versnelde expansie, en kunnen we zo ver mogelijk terugkijken (qua tijd dus) als ooit mogelijk is. Had ik er even bij moeten zeggen.
                The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

                A MacBook user!

                Commentaar


                  #9
                  Dan heb ik toch nog altijd een vraag hoor. Denk even mee .

                  Men neme een ster(renstelsel, whatever) en we zetten die op een afstand van 10 miljard lichtjaar. Daar vertrekt een lichtgolf/foton in onze richting met een snelheid van 300.000km/s oftewel c. Maar ondertussen rekt de ruimte ertussen uit met 10.000*20 km/s = 200.000 km/s.
                  Wij 'zien' de lichtgolf dus naderen met een snelheid van (c - 2/3 c=) 1/3 c. Aan deze snelheid doet het licht er dus veel langer over om tot hier te komen. Nu zal het natuurlijk geen 30 miljard jaar duren, omdat de afstand steeds kleiner wordt, en dus de mate waarmee de ruimte uitrekt. Ik heb dit vandaag tijdens de godsdienstles :P in een functie proberen te gieten, maar ik kwam op een differentiaalvgl. uit en dat heb ik nog niet geleerd.
                  Maar ik veronderstel dat dit toch wel langer dan 15 miljard jaar zal duren eer de lichtgolf hier is. Dus zouden we die nog niet kunnen zien, aangezien het heelal nog te jong is...

                  Hoe komt het dan dat er ondertussen toch al objecten zijn waargenomen op 11 12 miljard lj afstand? Volgens mij kan dit dan toch niet...
                  Eerst was er niets, en toen ontplofte het nog ook :D

                  Commentaar


                    #10
                    Die 'oude' fotonen die we ontvangen werden dan ook niet uitgezonden toen die verre sterrenstelsels al op die afstand stonden. Het eerste grote plaatje op de volgende pagina verduidelijkt misschien het een en ander voor je:

                    http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo_02.htm

                    In dat plaatje loopt de tijd van onder naar boven, en bevinden wij ons nu midden bovenaan de figuur, waar de rode lijnen bij elkaar komen. Die rode lijnen geven schematisch aan wat we op dit moment zien: als je ze volgt vanaf onze huidige positie het verleden in (want dat is natuurlijk eigenlijk het geval als we verre objecten bekijken), zie je dat ze wel langs steeds verdere objecten komen (die kun je je voorstellen als de zwarte uitwaaierende lijnen: objecten die meebewegen met de uitdijing van ons heelal), maar dat die objecten verder in het verleden steeds dichter bij elkaar stonden. En uiteindelijk, helemaal aan het begin, komen de lijnen weer bij elkaar: effectief kijken we dus uiteindelijk richting hetzelfde punt, welke kant we ook opkijken. De kosmische achtergrondstraling, die we als microgolven ontvangen, stamt van een tijd relatief kort na dat begin, zoals Sixela al aanstipte.
                    The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

                    A MacBook user!

                    Commentaar

                    Werken...
                    X