وقتی قانون سوم نیوتون نقض می شود!!

6

اگر کمی با فیزیک آشنایی داشته باشید، حتما قانون سوم نیوتون یا همان قانون عمل و عکس العمل را می شناسید. اما حالا این قانون در شرایطی نقض شده است!! میخواهید بیشتر بدانید؟ پس با دیپ لوک همراه باشید…چیزی که ما آن را به نام قانون سوم نیوتون می شناسیم می گوید هر کنشی، واکنشی و هر عملی، عکس العملی دارد. این واکنش یا عکس العمل در واقع نیرویی مساوی اما در جهت مخالف نیروی عمل است. اگر به اطراف خود نگاه کنید؛ این قانون را به وفور خواهید دید: مثلاً همین راه رفتن خودمان، وقتی پاهایمان را به زمین می فشاریم، زمین هم نیز نیرویی در جهت مخالف به پاهای ما وارد می کند. قانون سوم نیوتون در واقع اساس فهم کارکرد خودرو، هواپیما، قایق، راکت و بسیاری از تکنولوژی های دیگر است.

وقتی قانون سوم نیوتون نقض می شود!!

حتی با وجود اینکه قانون سوم نیوتون، یکی از قوانین بنیادی فیزیک است، اما در شرایطی نقض می شود!! چیزی که حتماً نیوتون مرحوم از شنیدنش شوکه خواهد شد!! لابد می پرسید در چه شرایطی؟ در یک کلمه باید بگویم: شرایط غیرتعادلی. در واقع نقض این قانون زمانی اتفاق می افتد که پای محیط هم به برهمکنش بین دو ذره باز می شود! مثلاً وقتی که محیط نسبت به دو ذره حرکت می کند.

در مقاله ی جدیدی که در ژورنال Physical Review X چاپ شده، مکانیک آماری انواع مختلف برهمکنش های نامتقابل بررسی شده و نتایج شگفت انگیزی بدست آمده است. یکی از این نتایج، تغییرات دمایی ایجاد شده در مقیاس میکروذرات است. (اگر مثل من درس مکانیک آماری را گذرانده باشید با مفهموم آن آشنایید، اما برای کسانی که آشنایی کمتری دارند: مکانیک آماری یعنی مطالعه ی سیستم های مشتکل از تعداد زیادی ذره که این ذرات می توانند اتم، ملکول یا ذرات زیراتمی باشند)

Alexei Ivlev، یکی از نویسندگان این مقاله می گوید: ” من فکر می کنم مهم ترین نکته ی کار ما این است که نشان دادیم دسته ی خاصی از سیستم های غیرتعادلی می توانند دقیقاً با مکانیک آماری تعادلی توصیف شوند. مثلا یکی از نتایج بسیار عجیب این است که می توانیم مخلوطی از دو مایع را در حالت تعادلی مشاهده کنیم که هر مایع دمای خود را دارد!!”

نقض قانون سوم نیوتون

اجازه دهید قضیه را روشن تر کنیم، برای اینکار بهتر است مثالی از سیستم های غیرتعادلی که این دانشمندان روی آن کار کردند را بررسی کنیم: میکروذرات بارداری را در تصور کنید که در بالای یک الکترود در یک محفظه ی پلاسما، معلق هستند(نیازی به تصور نیست، شکل بالا را ببینید!). دو نوع میکروذره به علت چگالی و اندازه ی متفاوتشان، در ارتفاع های متفاوتی قرار می گیرند. جریان پلاسمای عمودی، یک میدان الکتریکی را درون محفظه ایجاد می کند. حالا به قسمت جالب داستان می رسیم: اگر چه نیروهای دافعه ای بین دو لایه از ذرات وجود دارد، اما نیروهای جاذبه ای متقابلی بین دو لایه وجود ندارد! اما دلیل چیست؟ نیروهای الکتروستاتیک (همان دافعه و جاذبه ی بین بارها) نیروهای کوتاه بردی هستند و همان طور که می دانید طبق فرمول ریاضی (قانون کولن) با فاصله رابطه ی عکس دارند، یعنی قدرتشان با افزایش فاصله، کم می شود. اگر یادتان باشد گفتیم لایه های درون محفظه، در ارتفاع های متفاوتی قرار می گیرند، بنابراین قدرت های متفاوتی از سمت الکترود دریافت می کنند. در نتیجه نیرویی که لایه ی پایینی به لایه  ی بالایی وارد می کند، بیشتر از نیرویی است که لایه ی بالایی به لایه ی پایینی وارد می کند(قاطی کردید؟!دوباره بخوانید). در نتیجه لایه ی بالایی، انرژی جنبشی متوسط بیشتری داشته (و بنابراین دمای بالاتری) نسبت به لایه ی پایینی دارد! به همین سادگی به همین خوشمزگی! با تنظیم میدان الکتریکی، محققان توانستند اختلاف ارتفاع بین دو لایه را بیشتر کنند که این امر باعث افزایش اختلاف دما شد. این تحقیق علاوه بر نتایج کاربردی، باعث توسعه ی مفاهیم بنیادی نیز می شود.

منبع: phys.org

 

دوستان عزیز دیپ لوکی، می توانید سوالات یا مقالات درخواستی خود را همین جا کامنت کنید و برای عضویت در خبرنامه ی ایمیلی دیپ لوک، کافیست ایمیل خود را در فیلد زیر وارد کنید.

[wysija_form id=”1″]

اگر این مقاله را دوست داشتید، از طریق لینک های زیر آن را به اشتراک بگذارید.

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۶ دیدگاه

    • ناهید سادات ریاحی

      دوست خوبم صداهایی که قبل از جوش اومدن آب در کتری ایجاد میشن، ناشی از حباب های بسیار ریزی هست که با حرارت دیدن به سمت سطح آب میان و میترکن. صدایی که شما قبل از جوش اومدن آب میشنوید حاصل ترکیدن تعداد بسیار زیادی از این حباب هاست. در ضمن هر چی آب اولیه ی درون کتری سردتر باشه، تعداد حباب ها و در نتیجه صداها بیشتر میشه.

  1. سلام…ببخشید یه سوالی داشتم….من دانش آموز سال دوم دبیرستان هستم و چون فصل اولمون آخراش درباره ی کوانتوم بود خیلی مشتاق شدم…اصلا یه جوری کشیده به شیمی….می خواستم چطور می شه که اگه به الکترون نگاه نکنی موج باشه اما وقتی نگاش کنی ذره….اصلا با عقل جور در نمی اید…چه شکلی می فهمه…یکم می شه توضیح بدید…ممنون

    • ناهید سادات ریاحی

      امیررضای عزیز، اول از همه بهت تبریک میگم که مشتاق علم زیباو عمیقی مثل کوانتوم شدی. دوم اینکه نه تنها الکترون، بلکه هر چیزی به طور همزمان، هم ذره هست و هم موج که بهش میگن دوگانگی موج ذره و این دوگانگی ربطی به نگاه ما نداره. در واقع اون تناقضی که تو گفتی به این خاطره که ما وقتی مثلاً الکترون رو نگاه میکنیم، چون داریم مکانش رو اندازه می گیریم، به علت اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، دقت در اندازه حرکت اون رو از دست میدیم و به همین خاطر که میگیم الان داره مثل یک ذره رفتار میکنه (یعنی مکان مشخصی داره). برای اینکه گفته های منو متوجه بشی، شدیداً توصیه می کنم، کلاس های درس کوانتوم دیپ لوک رو مطالعه کن که تا الان چهار قسمتش منتشر شده.

  2. سلام خسته نباشید میخواستم بدونم در قانون سوم نیوتون در قانون تشعشعی استفان بولتزمن نقض میشه یا نه؟

    • ناهید سادات ریاحی

      دوست خوبم متاسفانه سوالتون رو درست و دقیق مطرح نکردین، لطفا یکبار دیگه با جمله بندی درست سوالتون رو بنویسید

ارسال نظر


*