¿Podría existir un tipo de masa que se mueva en una dirección perpendicular a su momento?

Question

¿Podría existir un tipo de masa que se mueva en una dirección perpendicular a su momento?

anders gustafson

La masa positiva se mueve en la misma dirección que su cantidad de movimiento y si existe energía negativa, entonces se movería en la dirección opuesta a su cantidad de movimiento.

Estaba pensando en un tipo de masa, conocida como "masa lateral", que se movería en una dirección perpendicular a su momento.

¿Podría existir este tipo de masa y, de ser así, qué determinaría en qué dirección perpendicular a su momento se mueve?

aify

Veo que has estado haciendo algunas preguntas que ignoran los fundamentos de la física últimamente; personalmente, creo que estas preguntas pertenecen a Physics.SE y no a WB, ya que son pura física y no tienen nada que ver con WB. Además, en términos generales, son demasiado amplios, y si desea que lo que está describiendo sea posible, básicamente está describiendo una parte de un sistema mágico que generalmente no es suficiente para obtener respuestas completas.

bryan

Estas preguntas no cabrían en Physics.SE, ya que no son sobre física real. Preguntan por un mundo donde algo es diferente. Eso es completamente sobre el tema aquí y no en absoluto en un sitio de ciencia.

aify

@Brythan Nuevamente, pertenecer a Física es solo mi opinión personal al respecto; independientemente de eso, sin embargo, estas preguntas aún son demasiado amplias; Como dije en mi primer comentario, estas preguntas básicamente describen un sistema mágico incompleto que definitivamente no es suficiente para ninguna buena respuesta. Un sistema mágico incompleto, en mi opinión, suele ser motivo de cierre.

Ewan

Sí : ver giroscopios

JDługosz

Parece que estás describiendo el momento angular. La cantidad es un vector que, de hecho, es perpendicular al movimiento real.

Jim

Proporcioné una respuesta a lo que puede ser una pregunta diferente, pero creo que es posible que desee considerarla de todos modos.

Alto Sabio

@Brythan - Worldbuilding realmente se compone de muchos temas que serían parte de otros temas, pero que colectivamente están orientados hacia la construcción de un mundo nuevo y único. Podríamos publicar preguntas sobre comercio que encajarían en un Business SE; sin embargo, el objetivo final del póster es usarlo en la creación de comercio en otro mundo de su propia imaginación (construcción de mundos por definición). Lo máximo que se podría decir es que no está lo suficientemente bien redactado para comprender la intención, que es para lo que sirve la función Editar .

Respuestas (8)

¿Podría existir un tipo de masa que se mueva en una dirección perpendicular a su momento?

Veo que has estado haciendo algunas preguntas que ignoran los fundamentos de la física últimamente; personalmente, creo que estas preguntas pertenecen a Physics.SE y no a WB, ya que son pura física y no tienen nada que ver con WB. Además, en términos generales, son demasiado amplios, y si desea que lo que está describiendo sea posible, básicamente está describiendo una parte de un sistema mágico que generalmente no es suficiente para obtener respuestas completas.
Estas preguntas no cabrían en Physics.SE, ya que no son sobre física real. Preguntan por un mundo donde algo es diferente. Eso es completamente sobre el tema aquí y no en absoluto en un sitio de ciencia.
@Brythan Nuevamente, pertenecer a Física es solo mi opinión personal al respecto; independientemente de eso, sin embargo, estas preguntas aún son demasiado amplias; Como dije en mi primer comentario, estas preguntas básicamente describen un sistema mágico incompleto que definitivamente no es suficiente para ninguna buena respuesta. Un sistema mágico incompleto, en mi opinión, suele ser motivo de cierre.
Parece que estás describiendo el momento angular. La cantidad es un vector que, de hecho, es perpendicular al movimiento real.
Proporcioné una respuesta a lo que puede ser una pregunta diferente, pero creo que es posible que desee considerarla de todos modos.
@Brythan - Worldbuilding realmente se compone de muchos temas que serían parte de otros temas, pero que colectivamente están orientados hacia la construcción de un mundo nuevo y único. Podríamos publicar preguntas sobre comercio que encajarían en un Business SE; sin embargo, el objetivo final del póster es usarlo en la creación de comercio en otro mundo de su propia imaginación (construcción de mundos por definición). Lo máximo que se podría decir es que no está lo suficientemente bien redactado para comprender la intención, que es para lo que sirve la función Editar .

arón · Answer 1

No.

Es bastante simple probar este punto.

Si la velocidad es perpendicular al impulso, como científico, mi primera pregunta es "¿cuál perpendicular"?

En Física abundan las fuerzas que son perpendiculares al vector que la provoca. Lo único es que, en todos y cada uno de los casos, esas fuerzas también son perpendiculares a otro vector.

Prueba MOAR

Otro punto. Imagina un objeto que se mueve alrededor de un objeto masivo.

Claramente aceleraría hacia el objeto masivo (la cantidad de movimiento aumenta en la dirección del objeto masivo).

Esto hace que se mueva cada vez más rápido alrededor del objeto masivo.

Esto significa que para su partícula imaginaria con masa lateral, la gravedad es lo que llamamos una fuerza Curl.

En general, los campos de fuerza rotacional no pueden tener una fuente puntual, que es el objeto masivo. La razón es que podemos crear energía de la nada moviendo el objeto en un círculo alrededor de la fuente puntual.

Argumentaste brillantemente que una "masa lateral" pura no puede existir. Pero el argumento de Curl no dice nada acerca de alguna mezcla de masa lateral a un cuerpo de masa positiva. Ī̲ significa que el ángulo entre el impulso y la velocidad sería agudo, no recto. Si conoce números complejos, piense en la masa habitual como en números positivos (reales) y en la "masa lateral" como en números imaginarios. Entonces, no hay una masa puramente "imaginaria", pero ¿qué pasa con el semiplano complejo correcto?
Por "fuerza de rizo", se refiere a una fuerza determinada por un producto vectorial, como es el caso del componente magnético de la fuerza de Lorentz, $F=qv\times B$ ?
@ HDE226868 No, quise decir que el campo de fuerza tiene un Curl distinto de cero ( $\nabla \times$ )
@IncnisMrsi La parte "imaginaria" y la parte real se pueden tratar por separado, dado que son ortogonales. La parte "real" tendrá el mismo tratamiento que la masa normal, la parte "lateral" seguirá teniendo los mismos problemas de exceso de unidad.

Bartek Chom · Answer 2

Es una pregunta interesante. Lo he pensado desde que leí hace muchos años un cómic en el que Magica De Spell hacía caer de lado al Pato Donald y al McPato Scrooge.

Siempre puedes encontrar algunas leyes que funcionen, pero tal vez no sean matemáticamente elegantes. Traté hoy de derivar algunas leyes matemáticamente elegantes y obtuve algunas restricciones serias.

tu propia pregunta

¿Qué determinaría en qué dirección perpendicular a su cantidad de movimiento se mueve?

es el primer problema. No puede encontrar una manera suave de hacerlo de acuerdo con el teorema de la bola peluda : "no puede peinar una bola peluda sin crear un mechón", es decir, "Cada campo vectorial suave en una esfera tiene un [punto con valor cero]". - asignar una dirección perpendicular a la fuerza dada es un campo vectorial en una esfera sin valor cero, por lo que no puede ser uniforme. Podríamos usar la multiplicación de vectores que da un vector perpendicular al dado, pero la longitud de su resultado no es constante y la longitud es cero si multiplicamos un vector paralelo (o antiparalelo) al que multiplicamos.

De manera más general, podríamos usar la masa del tensor (esto es algo así como tener tanto una masa normal como una "perpendicular", tomar el producto cruzado también es equivalente a multiplicar por un tensor):

\vec{pag} = \hat{metro} \vec{v}

$\vec p = \hat m \vec v$ (ver nota) eso es

{pag}_{i} = \sum_{j = 1}^{3} {metro}_{i j} v_{j}

$p_i = \sum_{j=1}^3 m_{i j} v_j$ (Se utiliza una ecuación similar para el momento de inercia :

\vec{L} = \hat{I} \vec{ω}

$\vec L = \hat I \vec \omega$ (6.3), pág. 162 )

Aceleración gravitatoria del cuerpo 1 (causada por el cuerpo 2 con masa escalar (es decir, masa normal, un número))

{\vec{gramo}}_{1} = - \frac{GRAMO {metro}_{2} {\vec{r}}_{21}}{r^{3}}

$\vec g_1 = - \frac{G m_2 \vec r_{21}}{r^3}$ dónde

{\vec{r}}_{21}

$\vec r_{21}$ es la distancia de 2 a 1,

{\vec{r}}_{12} = {\vec{r}}_{21}

$\vec r_{12}=\vec r_{21}$ y

r = | {\vec{r}}_{12} | = | {\vec{r}}_{21} |

$r = |\vec r_{12}| = |\vec r_{21}|$

( $\frac{\vec r_{21}}{r^3}$ tiene magnitud de $\frac{1}{r^2}$ )

Fuerza de 2 a 1 (aquí estamos asumiendo la igualdad de la masa gravitacional e inercial )

{\vec{F}}_{21} = {\hat{metro}}_{1} {\vec{gramo}}_{1}

$\vec F_{21} = \hat m_1 \vec g_1$ entonces (de la tercera ley del movimiento de Newton ("Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce simultáneamente una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primer cuerpo").

{\vec{F}}_{12} = - {\vec{F}}_{21} = {metro}_{2} {\vec{gramo}}_{2} = - {\hat{metro}}_{1} \frac{GRAMO {metro}_{2} {\vec{r}}_{12}}{r^{3}}

$\vec F_{12} = - \vec F_{21} = m_2 \vec g_2 = - \hat m_1 \frac{G m_2 \vec r_{12}}{r^3}$ asi que

{\vec{gramo}}_{2} = - \frac{GRAMO {\hat{metro}}_{1} {\vec{r}}_{12}}{r^{3}}

$\vec g_2 = - \frac{G \hat m_1 \vec r_{12}}{r^3}$

para un tensor $\hat m_2$

{\vec{F}}_{12} = - \frac{GRAMO {\hat{metro}}_{2} {\hat{metro}}_{1} {\vec{r}}_{12}}{r^{3}}

$\vec F_{12} = - \frac{G \hat m_2 \hat m_1 \vec r_{12}}{r^3}$ pero obtenemos una contradicción:

{\vec{F}}_{21} \overset{por analogía}{=} - \frac{GRAMO {\hat{metro}}_{1} {\hat{metro}}_{2} {\vec{r}}_{21}}{r^{3}} \neq - \frac{GRAMO {\hat{metro}}_{2} {\hat{metro}}_{1} {\vec{r}}_{21}}{r^{3}} = - {\vec{F}}_{12} = {\vec{F}}_{21}

$\vec F_{21} \stackrel{\text{from analogy}}{=} - \frac{G \hat m_1 \hat m_2 \vec r_{21}}{r^3} \neq - \frac{G \hat m_2 \hat m_1 \vec r_{21}}{r^3} = - \vec F_{12} = \vec F_{21}$ porque los tensores no son conmutativos (

{\hat{m}}_{1} {\hat{m}}_{2} \neq {\hat{m}}_{2} {\hat{m}}_{1}

$\hat m_1 \hat m_2 \neq \hat m_2 \hat m_1$ ), por lo que la situación es difícil: no podemos mantener la tercera ley de Newton y la igualdad de la masa gravitacional e inercial, al menos en el caso general. (Podríamos mantener todo en la forma $a + b \hat x$ para una dada $\hat x$ - tales tensores conmutan - pero no estoy seguro de que no haya otros problemas.) Tenemos que abandonar algo y luego corremos el riesgo de perder la conservación de la energía. Esto todavía no es tan malo: podemos escribir simulaciones sin conservación de energía y, en el peor de los casos, agregar un efecto que mantenga todo estable y en movimiento, pero hay muchas posibilidades.

Además, tenga en cuenta que ni siquiera traté de mantener la relatividad de Einstein.

Nota: $\overset{\scriptscriptstyle\leftrightarrow}{a}$ (Yo vi $\vec {\vec a}$ en la ecuación (6.3) por primera vez) se puede utilizar en lugar de $\hat a$ para un tensor y $\hat a$ se puede utilizar para un vector unitario ( $\hat a = \frac{\vec a}{|\vec a|}$ )

Recuerdo una historia de Scrooge McDuck en la que desarrolla un alga modificada genéticamente que filtra el oro del agua de mar. No sé quién escribió las historias del Tío Scrooge, pero tenían algunas buenas ideas.
¿Qué sucede si agrega una dirección preferida? Tal vez sea como la situación aparente en la superficie de un planeta; no la verdadera física subyacente sino circunstancial.
@JDługosz: si lo entiendo correctamente, una dirección preferida es una forma de elegir la perpendicular de una manera no suave. Si quieres esto, entonces por qué no. $\hat x$ en $a + b \hat x$ ya rompe la simetría rotacional.

Jim · Answer 3

¿Podría existir un tipo de masa que se mueva en una dirección perpendicular a su momento?

Creo que un fenómeno similar puede ser posible , pero necesitaría modificarse: Momento que es perpendicular a la dirección de movimiento de la masa .

No estoy seguro de que sea posible, pero de las respuestas que he leído aquí hasta ahora, estas cosas parecen pasar por alto o ignorar una respuesta basada en física real: electromagnetismo

Considere que existe una fuerza en el electromagnetismo donde la fuerza es perpendicular a la dirección del movimiento/momento. Cuando los electrones se mueven, se generan campos magnéticos perpendiculares a su dirección de movimiento. Hay un importante cuerpo de investigación sobre esto, es bien conocido y probado. Haz toda la investigación que quieras.

Entonces, si la energía y el momento o la masa y el momento... alguna combinación similar... estuvieran relacionados de alguna manera como la electricidad y el magnetismo, entonces podría ser que el "momento" pudiera ser perpendicular al movimiento de la masa, como lo es el magnetismo. perpendicular al movimiento de los electrones.

Puede que esto no sea lo que estabas preguntando, pero pensé que querrías una respuesta que ofreciera la posibilidad de algo similar a lo que preguntaste. Espero que esto sea útil.

* Mencionaré que me especialicé en física, y esto suena ridículo, pero este es un sitio sobre "construcción de mundos" y lo que podría ser posible , no lo que se puede probar.

EDITAR:

Supuse que el electromagnetismo era tan fácil de investigar que no necesitaba citas, pero dado que se hizo un comentario, proporcionaré una referencia a un wiki: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field#Magnetic_field_due_to_moving_charges_and_electric_currents

Y tenga en cuenta que en la wiki, se analiza la "Fuerza de Lorentz":

F = q v X B

Esto es bastante análogo a la ecuación de la fuerza:

F = metro un = metro v / t

Tenga en cuenta que el producto vectorial en la fuerza de Lorentz significa que la fuerza es perpendicular al vector de velocidad. Sin embargo, esta es constante en el tiempo porque describe la interacción de una cantidad de carga ( q ) con una velocidad dada ( v ).

Para su pregunta, el problema es determinar qué es este "campo" que interactuaría con el "momento de masa" perpendicular a su dirección de movimiento. Proporciono esto como una analogía: puede existir, y podemos ser como los científicos hace más de cien años cuando aprendieron por primera vez sobre la relación entre la electricidad y el magnetismo. Pero... probablemente no. Es sólo un paralelo curioso para mí.

Del extracto de wiki de la etiqueta de ciencia dura : "Todas las respuestas a esta pregunta deben estar respaldadas por ecuaciones, evidencia empírica, artículos científicos, otras citas, etc. Revise la información de la etiqueta antes de usar esta etiqueta".
Gracias por señalar eso. Agregué una cita y algunas fórmulas para ayudar a que mi respuesta aborde la etiqueta.

Cort Amón · Answer 4

La respuesta de esta pregunta recuerda a la de otras que has preguntado: el teorema de Noether dice que no.

Lo que usted describe sería una cosa completa y absolutamente ajena en todos los sentidos a la forma del impulso. No operaría de ninguna manera relacionada con el impulso.

Si quieres un rompecabezas simple para esto, considera que vivimos en 3 espacios. Dada una sola dirección de movimiento, hay un número infinito de vectores posibles en ángulo recto con el movimiento. Si su partícula se mueve "hacia arriba", el este, el oeste, el norte y el sur están todos en ángulo recto, así como todas las variantes intermedias. Entonces, ¿cuál es el momento de la partícula?

Alternativamente, fije la dirección del momento, ¿hacia dónde va la partícula?

En cualquier caso, el resultado de esta voluntad se parece tanto a la cantidad de movimiento que no debe pensarse en absoluto como un reemplazo de la cantidad de movimiento. Hay otros conceptos, como el momento angular, para los que tiene sentido un vector, oa veces una díada, perpendicular a una dirección de interés. Simplemente no son impulso.

Wrzlprmft · Answer 5

Wrzlprmft

Puedo malinterpretar lo que buscas, pero la dirección del impulso y el movimiento son los mismos por definición:

\vec{pag} := metro \vec{v}

$\vec{p} := m \vec{v}$

Un objeto no puede moverse perpendicularmente a su cantidad de movimiento, porque la nueva dirección de movimiento sería también la dirección de su cantidad de movimiento.

arón

-1 Esa es una muy buena aproximación de bajo ciertos límites, como t >> Ey v << c. Esa aproximación no se cumple bajo QM ni SR/GR.

Wrzlprmft

@Aron: En realidad, dependiendo de cómo definas

m

$m$ , esa relación aún se mantiene en condiciones relativistas. E incluso si no lo hace, las direcciones de impulso y velocidad aún se alinean. Solo puedo adivinar por qué crees que esto no se aplica en la escala cuántica. Pero no existe tal cosa como una incertidumbre de cantidad de movimiento-velocidad (ya que los operadores correspondientes conmutan). Además, cualquier incertidumbre de movimiento no produce un efecto sistemático como el solicitado en la pregunta.

Incnis Mrsi

El momento es la cantidad conservada en la conservación del momento. O fuerza por duración. La masa es una noción complicada que no es directamente relevante para el momento.

Wrzlprmft

@IncnisMrsi: La masa es una noción complicada que no es directamente relevante para el impulso. – Una cantidad considerable de libros de texto de física no están de acuerdo contigo (y conozco algunos). Existe tal cosa como momentos generalizados, lo sé, pero creo que es seguro decir que esto no es lo que el OP tenía en mente (no es que la pregunta tenga más sentido de esta manera). — O fuerza por duración. – Eso apenas cambia el problema fundamental de la pregunta. Si el movimiento en cuestión es causado por una fuerza, entonces esta no puede ser perpendicular a una fuerza por duración.

Incnis Mrsi

Aron presentó algunos argumentos sobre la imposibilidad. Presentó solo algunas definiciones mezquinas, mientras que la pregunta implica claramente que el "momento" de OP no tiene que ser necesariamente colineal con la velocidad.

Wrzlprmft

@IncnisMrsi: la respuesta de Aron parece estar basada en la suposición de que el autor de la pregunta quiere decir fuerza cuando dice movimiento, según tengo entendido. Si la pregunta requiere dar tales saltos, también podemos cerrarla como poco clara. Si está seguro de cómo debe entenderse la pregunta, aparte de cómo está escrita, edítela para aclararla. Hasta entonces, entenderlo como está escrito es la única forma de responderlo y si lo que se desea es imposible por definición, entonces esa es la respuesta.

molinero · Answer 6

Tal vez como elemento de fantasía científica, podría tener un elemento transuránico que es estable porque contiene partículas subatómicas que se extienden a otras dimensiones espaciales además de las tres dimensiones espaciales comunes. Esta extensión hace que parezca que se mueve perpendicularmente al impulso, pero cuando se tienen en cuenta las dimensiones adicionales, en realidad sigue moviéndose en línea recta.

Separadora · Answer 7

me voy con el no.

Esto rompería una de las reglas fundamentales de la mecánica que básicamente dice; Las fuerzas perpendiculares son totalmente independientes entre sí .

O como dijo Newton: "Cada acción tiene una reacción igual y opuesta", pero estás pidiendo una reacción totalmente ajena.

Esta es también la razón por la que no se puede saber en qué dirección irá después de agregar energía a la ecuación.

bryan · Answer 8

¿Por qué la masa negativa se mueve en dirección opuesta a su cantidad de movimiento? Es porque el impulso es el producto de la masa y la velocidad. Si la masa es negativa, entonces la velocidad (el movimiento) tiene un signo diferente al de la cantidad de movimiento. Pero positivo/negativo es único en ese sentido. Es el único cambio simple que puede cambiar la dirección.

Para que la velocidad sea cualquier cosa menos la línea del impulso, no solo debe agregar una dirección, sino también eliminar la existente. Si puede eliminar la dirección existente, no parece haber ninguna razón para que la nueva dirección sea perpendicular a la dirección anterior. Podría ir en cualquier dirección en ese punto.

Estaba pensando que una masa compleja podría funcionar, pero no veo cómo podría hacerlo. Un número complejo define un eje extra, pero para esto necesitarías dos. Incluso si escribe un número complejo en forma polar (que da una dirección), aún necesitaría una dirección predeterminada. Una especie de norte universal. Y no está claro por qué una masa compleja tendría ese efecto. Particularmente porque la forma más normal de pensar en un número complejo tendría la dirección en el mismo plano que la velocidad, donde quieres que esté en un plano perpendicular a la velocidad.

La única razón por la que tiene algún sentido es que convierte la masa en una magnitud y una dirección. La idea de masa negativa también hace esto, pero solo a lo largo de la línea de velocidad/momento. Tenga en cuenta que un efecto secundario de esto sería que en este universo, todo el impulso sería perpendicular a la velocidad (y la fuerza y la aceleración). Porque la dirección siempre sería perpendicular. No hay número complejo donde la dirección no esté en ese plano. Ni siquiera las triviales donde $a$ o $b$ es $0$ en $a + bi$ .

Eso establece que esto no puede ser una propiedad no descubierta en nuestro universo (mientras que la masa negativa podría serlo). Sabemos que la velocidad y el impulso suelen estar en la misma dirección en nuestro universo. En este universo perpendicular, nunca lo serían. Si es posible tener tal universo perpendicular es una cuestión diferente. Algunas de las otras respuestas argumentan que eso tampoco es posible.

Tenga en cuenta que ni siquiera está establecido que exista masa negativa. Esa es una construcción puramente teórica en este punto.

Sin embargo, no importa cómo escriba un número complejo, aún representa la misma cantidad, y puede pasar de una forma a otra sin pérdida de precisión o corrección (diferentes formas son simplemente más fáciles de trabajar para diferentes problemas). Es un poco como escribir $1+1$ o $2 \times 1$ o $2^1$ o incluso $\frac{10}{5}$ en el sentido de que son solo representaciones diferentes de la misma cantidad.
@MichaelKjörling No me queda claro lo que intentas decir. Se lee como si no estuviera de acuerdo ("aunque"), pero parece estar de acuerdo con "... no está claro por qué una masa compleja tendría ese efecto". ¿Podría aclarar lo que está diciendo?
Primero, sí, estoy de acuerdo en que no está claro por qué, cómo o incluso si una masa compleja tendría el efecto buscado. En segundo lugar, escribió en su respuesta que "Incluso si escribe un número complejo en forma polar (que da una dirección)", pero la dirección es simplemente una propiedad de los números complejos, no es una propiedad de una forma específica para escribir números complejos . Convertir entre, por ejemplo, formas polares y rectangulares es una cuestión de trigonometría, que no introduce ninguna cantidad nueva ni elimina ninguna cantidad existente del número complejo, simplemente lo expresa de manera diferente. ¿Tiene esto más sentido para ti?

¿Podría existir un tipo de masa que se mueva en una dirección perpendicular a su momento?

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