Diskussion:Vilomassa

message: Om termen vilomassa säger artikeln att den "används allt mindre", och att i stället "föredrar många" att namnge en lorentzinvariant storhet (som väl närmast motsvarar "vilomassan") som "massan"... Stämmer detta verkligen?
Den referens som ges leder till en artikel i American Journal of Physics. Att döma av dess sammanfattning handlar den om ett förslag till förändring av hur begreppen "massa", "vilom,assa" och "relativistisk massa" bör behandlas i undervisningssituationer. Författaren förespråkar en återgång till vad h*n anger som Einsteins ursprungliga formulering i sin speciella relativitetsteori.
Denna enda referens motiverar knappast de citerade formuleringarna. De har dock gjorts av en aktiv forskare och lärare i fysik, nämligen Pieter Kuiper, och det är inte omöjligt att han har valt ut en representant för något han ser som en trend.
Jag skulle ändå vilja ha detta förklarat litet noggrannare, framför allt med tanke på den allmänna relativitetsteorin, och ekvivalensprincipen. Jag är rätt okunnig i den allmänna teorins detaljer (även om jag en gång i tiden hjälpligt tyckt mig förstå den speciella teorin i termer av Lorentztransformationer); men såvitt jag förstår lyckas den återställa den ekvivalens av tung massa och trög massa som mer eller mindre impliceras redan av Gallileis resultat; fast till priset av att all energi i ett system måste anses bidra till denna massa. Har jag fel?
Observera att vår nuvarande artikel massa på det hela taget framställer "tung massa", "trög massa" och "energi" som ekvivalenta begrepp. Detta blir även pedagogiskt svårt att genomföra, om just rörelseenergin skall ges en särställning, och inte anses bidra till "massan".
Här är ett litet exempel jag några gånger har använt i min egen undervisning: Vi tänker oss ett slutet kärl (i så måtto att det inte släpper in eller ut några atomer), fyllt med ett ton nollgradig is. Värme tillförs, så att isen smälter till nollgradigt vatten. Hur mycket ökar massan hos innehållet i kärlet? (Om man vill vara noggrann, så kan man föreskriva att åtminstone en del av kärlet besitter en viss elasticitet, så att vi kan anta att vi har en atmosfärs tryck i kärlet både före och efter upptiningen.)
Poängen är dels att man inte behöver mer än en gymnasietabellsamling för att lösa uppgiften; dels att massökningen är större än de flesta förväntar sig. Detta förutsätter dock att hela den tillsatta smältenergin också tillför massa. "Massa" kan här tolkas som trög eller tung massa; det torde kvitta, enligt vad jag förstår av den allmänna teorin (och väl enligt empiriskt uppmätta "massökningseffekter").
Skall man däremot "räkna av" den del av energiförändringen som beror på vattenmolekylers högre hastigheter efter smältningen (med hänvisning till att så länge vattenmolekylen befinner sig i likformig rörelse så "kompenseras" den "relativistiska" massökningen för just denna partikel i beräkningen av dess Lorentzinvarianta vilomassa), ja, då blir uppgiften orimlig för nybörjare, och dessutom ointuitiv. Behållarens tyngd ökar i proportion med den massökning vi lätt räknade fram; men bara en del av denna tyngd skulle bero på "massökning i egentlig mening"; resten beror på något slags relativistiska förändringar som vi "av pedagogiska skäl" inte bör kalla "massökning" eller egentligen ens "ökning av relativistisk massa"., utan i stället - vad??? Jörgen B 22 mars 2011 kl. 20.24 (CET)
replies: text: Javisst, tung och trög massa är ekvivalenta. I ett slutet system med rörliga partiklar utan total rörelsemängd (tyngdpunktens läge konstant) är det förstås så att det innehåller massa i form av kinetisk energi. Ett exempel är protonen, där kvarkarnas massor bara är några procent av protonens massa.

text: Men om man talar om relativistisk massa i dynamiken, får man problem. Till exempel är sambandet mellan kraft och acceleration olika för krafter i rörelseriktningen och vinkelrätt på rörelseriktningen. Det är ett viktigt skäl för att överge begreppet "relativistisk massa". Jag tror att jag skulle kunna hitta fler referenser för det. Till exempel Hecht.

text: Jag tror inte att det innebär något större pedagogiskt problem. Massa = energi. Visst är det lite konstigt (för att vi inte har daglig erfarenhet av det), men det är som det är. /Pieter Kuiper 22 mars 2011 kl. 22.17 (CET)
replies: text: :Tack för svaret! Jag skall läsa Hechts artikel noggrant. Vid ett hastigt genomögnande noterar jag att Einstein (om Hecht återger honom korrekt) menat att den så kallade relativistiska massan inte är väldefinierad, men att uttrycket för detta går utmärkt att använda när man analyserar ett objekts tröghetsegenskaper. För mig är detta förstås bra likt en definition av "relativistiskt trög massa" - förutsatt att detta M bestämmer trögheten i alla riktningar.

text: :Hittar du någon referens till fysikaliska problem med begreppet, som eventuellt olika "tröghet" i olika riktningar, så blir det hela ännu intressantare; annars blir det mest något som rör de historiska begreppen. Jörgen B 23 mars 2011 kl. 15.40 (CET)
thread_title: Massa = vilomassa?