المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Equations of motion of a free test particle  
  
1080   03:51 مساءً   date: 2-2-2017
Author : Heino Falcke and Friedrich W Hehl
Book or Source : THE GALACTIC BLACK HOLE Lectures on General Relativity and Astrophysics
Page and Part : p 129


Read More
Date: 8-2-2017 1055
Date: 13-12-2015 1846
Date: 12-2-2017 1589

Equations of motion of a free test particle

1.1 Orbits are planar

Consider a particle moving in the Schwarzschild metric. Using spherical symmetry, one can always choose coordinates so that at the initial moment τ0 one has θ0 = π/2 and (dθ/dτ)|0 = 0. Since the only non-vanishing components of Γθμν are

 (1.1)

the θ-component of the geodesic equation of motion takes the form

 (1.2)

A solution of this equation for the given initial data is θ = π/2. Thus, the trajectory of a particle is planar and we can assume it to lie in the equatorial plane θ = π/2.

1.2 Effective potential

The Schwarzschild metric is invariant under time t and angular coordinate φ translations. The corresponding conserved quantities are (θ = π/2):

 (1.3)

 (1.4)

Ẽ = E/m is the specific energy of a particle (E being the energy, and m being the mass of the particle). The quantity l = L/m is the specific angular momentum of a particle (L being its angular momentum). For the motion in the equatorial plane, the total angular momentum coincides with the azimuthal angular momentum. For a motion of the particle in the black hole exterior, both t and φ are monotonic functions of τ .

Using these relations and the normalization condition for the four-velocity uμ

 (1.5)

one gets :

 (1.6)

where we introduced the effective potential

 (1.7)

  

Figure 1.1. Effective potential U(x) as a function of x = r/rS and for a specific angular momentum ˜L of a particle.

1.3 Properties of the effective potential

Different types of particle trajectory can be classified by studying the turning points of its radial motion where

V (r ) = Ẽ2.    (1.8)

The only scale parameter in the problem is the gravitational radius of the black hole. Using again the dimensionless coordinate x and ˜L = l/rS we can rewrite V (x) according to

 (1.9)

The effective potential U(x) is shown in figure 1.1. For fixed |˜L | ≥ 3, U as a function of x has a maximum at x+ and a minumum at x, where

 (1.10)

For ˜L = 3, x = x+ = 3. A heavy full line in figure 5.1 shows the position of the extrema.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.