Fizikai törvény From Wikipedia, the free encyclopedia
Az inverz négyzetes törvény egy fizikai törvény, mely azt állítja, hogy bizonyos fizikai mennyiségek vagy intenzitások fordítottan arányosak a távolság négyzetével, ahol a távolságot a fizikai mennyiség forrásától számítják.
 |
Ezt a szócikket át kellene olvasni, ellenőrizni a szöveg helyesírását és nyelvhelyességét, a tulajdonnevek átírását. Esetleges további megjegyzések a vitalapon. |
Az ábrán, a vonalak reprezentálják a fluxust, melyet a S forrás sugároz ki. A fluxusvonalak teljes száma a forrás erősségétől függ, és nem függ a növekvő távolságtól. Nagyobb fluxussűrűség (vonalak száma egységnyi területen) erősebb mezőt jelent. A fluxusvonalak sűrűsége fordítottan arányos a forrástól való távolság négyzetével, mert egy gömb felszíne az átmérő négyzetével arányosan nő.
A vektormező divergenciája, mely a radiális inverz négyzetes törvény szerinti mezők eredménye, mindenhol arányos a helyi források erősségével. A Newton-féle gravitációs törvény az inverz négyzetes törvénynek felel meg, mint az elektromos, mágneses, fény, és sugárzási jelenségek.
Az inverz négyzetes törvény minden olyan esetre alkalmazható, amikor egy pontszerű forrás a háromdimenziós térbe sugároz kifelé energiát, vagy bármilyen más mennyiséget. Mivel egy gömb felszíne az átmérő négyzetével arányos () a sugárzás növekvő arányban terjed szét, a forrástól való távolság négyzetével arányosan. Ezért az egységnyi felületen áthaladó sugárzás erőssége fordítottan arányos a pontszerű forrástól való távolsággal.
A Gauss-törvény is ennek felel meg, és más esetekben is alkalmazható az inverz négyzetes törvény.
A gravitáció két tárgy egymásra hatása a tömegük alapján. A gravitációs hatás két pontszerű tömeg közötti erőhatás, mely arányos a tömegek szorzatával, és négyzetesen fordítottan arányos az egymástól való távolságukkal. Az erő mindig a tömegek középpontja mentén hat.
Ha mindkét test anyag eloszlása gömbszimmetrikus, akkor a tárgyakat pontszerű tömegnek lehet tekinteni, ahogy azt a gömbhéj-elmélet tárgyalja. Máskülönben, ha tömegek egymásra hatását szeretnénk kiszámítani, akkor szükség lenne minden pont-pont közötti erő vektorára, és a végeredmény nem lenne pontosan inverz négyzetes.
A gravitációs törvény Ismael Bullialdus, francia asztronómus ötlete volt 1645-ben, aki egyébként nem fogadta el Kepler második és harmadik törvényét, és Christiaan Huygens elméletét sem, mely a cirkuláris mozgásokról szól. Robert Hooke és Giovanni Alfonso Borelli[1] is részletes magyarázatot adott a gravitációról 1666-ban. 1979-ben, Hooke úgy gondolta, hogy a gravitációnak inverz négyzetes függése van, és erről levélben is kommunikált Isaac Newtonnal. Később, Hooke keserű szájízzel fogadta, hogy Newton magának igényelte az elv felfedezését a “Principia” című művében, bár Newton megemlítette Hooke-t, Wren és Halleyvel együtt, akik egymástól függetlenül felismerték a négyzetes törvényt a Naprendszerben, továbbá Newton megemlítette Bullialdus munkásságát is.[2]
Két elektromosan töltött részecske között az erőhatás arányos az elektromos töltés szorzatával, és négyzetesen fordítottan arányos a köztük lévő távolsággal, ez Coulomb-törvény néven ismert. A 2-es kitevőtől való eltérés kevesebb, mint 10-15.[3]
A fény intenzitás, vagy más lineáris hullám, mely egy pontszerű forrásból sugároz, a távolságtól inverz négyzetes törvény szerint működik, azaz, ha egy tárgy kétszer messzebb van (hasonló méretben), akkor csak az energia negyedét kapja. Még általánosabban: a sugárzási teljesítmény, azaz a gömbi hullámfront intenzitása, inverz négyzetes arányban változik a távolság függvényében (feltéve, hogy nincs abszorpció, vagy szórás).
A napsugárzás intenzitása a Merkúr felszínén 9126 watt négyzteméterenként, de csak 1967 watt a Föld felszínén, vagyis közel háromszoros távolság kilencszeres különbséget okoz. A fotógráfiában és a színházi megvilágításnál is az inverz négyzetes törvény szerint kalkulálják ki a megvilágított tárgy megvilágítását. Ha fényforrás nagysága kevesebb, mint 1/5-e a megvilágított tárgytól való távolságnak, akkor a hiba kevesebb, mint 1%. Ez a törvény igen fontos a radiográfiában és a radioterápiás kezeléseknél is.
Legyen egy omnidirekcionális, izotrópikus antenna teljes kisugárzott energiája: P. A forrástól nagy távolságokban az energia egyre nagyobb gömbi felszínen terjed ki, ahogy a forrástól távolodik. Mivel a gömb felszíne r sugár esetén A=4πr 2, az I intenzitás (energia egységnyi területen):
Az energia vagy intenzitás csökken (4-gyel osztva), ha a távolság megduplázódik. Decibelben a csökkenés 6.02 dB, a távolság duplázódásakor.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
