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Titolo: Carica in moto, perché si ferma ?

Il mio messaggio con oggetto "Interazione radiazione - materia" mi ha fatto
ricordare il mio incubo peggiore che ebbi per la prima volta durante il
corso di Fisica 2, cioè non tanto tempo fa. Una carica dotata anche di massa
nello spazio vuoto nel quale c'è solo lei, a cui sia stata impressa una
velocità iniziale, ed in moto  accelerato si sa che irraggia energia e
quindi dopo un po' si ferma. Quello che io non sono mai riuscito
a capire (e mi vergogno un po') è :
La forza che fa fermare la carica chi la produce ? Da dove esce fuori ?
Grazie, ciao, Paolo

Ciao Dottor Jekyll,
il problema non è semplice e mi risulta sia ancora discusso, sia in ambito di
relatività speciale che in quello di relatività generale.
Sta attento a una cosa: la particella emette energia e non
necessariamente si ferma; dipende da come è fatto il campo di accelerazioni.
Una trattazione semplice e intuitiva del problema non ce l'ho proprio in mente.
E'(più o meno) un conto che si fa partendo dalle equazioni di Maxwell.
Per una buona trattazione ti rimando al libro di Jackson,
Elettrodinamica Classica, che troverai sicuramente nella biblioteca della
fascoltà di scienze, eventualmente in inglese.
Ciao
Vittorio
http://www.physics.it

 ha scritto > Il mio messaggio con

Scusa ma non ho capito la situazione. Se la carica è isolata viaggia di moto
uniforme e nessuno la ferma. Se accelera irraggia energia, ma d'altra parte
c'è una sorgente di energia che fa accelerare la carica. Dov'è il guaio?
Xam

 Xam
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 c'è una sorgente di energia che fa accelerare la carica. Dov'è il guaio?
Mi sono espresso male, tento di spiegarmi meglio. Si immagini di realizzare
i seguenti due esperimenti :
esperimento 1) : Si ha un corpo puntiforme A di massa m e un cavo di massa
trascurabile (idealmente nulla) di lunghezza L. Ad un capo del cavo si
attacca la massa m e l'altro capo del cavo si attacca ad un altro corpo
puntiforme P di massa molto maggiore di m (idealmente infinita), il tutto è
posto nello spazio vuoto in cui non c'è altro oltre la massa m, il cavo e P.
Si suppone inoltre che non sia presente alcuna forma di attrito. A questo
punto si tende il cavo, a cui è attaccata m, e *ortogonalmente* al cavo si
imprime alla massa m una velocità iniziale v_0. La massa m si
metterà in rotazione intorno a P e descriverà un moto circolare uniforme con
velocità angolare omega = v_0 / L , questa situazione si manterrà in eterno.
L'unica forza F che agisce su m è la reazione vincolare del cavo che può
essere calcolata ecc.
esperimento 2) : Questo esperimento è completamente identico a 1) tranne per
il fatto che ora il corpo puntiforme A, di massa m, è dotato anche di carica
elettrica q. In questa situazione il corpo A irraggerà energia (carica
accelerata) e quindi A ad un certo punto si fermerà. Se si fermerà allora
vuol dire che su A avrà agito anche una forza di tipo "resistivo",che si
sarà opposta al moto di A, oltre alla già citata reazione
vincolare F del cavo.
Domanda : La forza di tipo resistivo chi l'ha prodotta ? Cioè, quale ente
fisico la produce ?
Per esempio F la esplica (produce) il cavo.
Io ho pensato, per cercare di spiegare questo fatto, che la carica in realtà
interagisce con il campo elettrico da essa stessa prodotto e quindi in tal
caso l'ente che produce la forza di tipo "resistivo" sarebbe la carica
stessa. Però non ho sviluppato i calcoli e credo che sia anche molto
complicato in quanto bisognerebbe tenere conto del campo di radiazione
prodotto dalla carica. Comunque anche così facendo non lo se i conti tornano
anzi ho come il presentimento che non tornano e poi questo ragionamento non
mi convince. E se i conti non tornano allora che si fa ?
Ciao

 Ciao
Penso che infatti l'unica soluzione sia che il campo e.m. generato dalla
carica freni la stessa. I conti devono tornare per forza in quanto
l'elettromagnetismo è coerente con il principio di conservazione di quantità
di moto e momento angolare, quindi posso azzardare dicendo che se si
facessero i conti viene fuori che la carica rallenta, anche se in realtà non
so se ipotizzare la carica puntiforme porti poi a dei problemi relativi il
calcolo del suo campo e.m.
Xam

 
In effetti e` come dici tu: la carica si frena da sola a causa
del suo stesso campo di radiazione. Il problema e` che questo
viene fuori con modelli approssimati di carica di raggio finito.
Se pero` teniamo il raggio finito bisogna spiegare come e` fatta tale 
carica (che in generale si deformera` visto che i corpi rigidi
in regime relativistico non esistono) dal punto di vista dinamico.
L'idea per evitare il problema e` quella di fare il limite
per il raggio nullo sperando che tale limite non dipenda dal modello.
Il calcolo prova che in tale limite la forza che la carica accelerata
si autoesercita diventa infinita per cui il modello ed il limite non 
e` consistente. In realta` questo genere di speculazioni non e` 
fisicamente lecito perche` l'elettrone e` una particella quantistica
per cui, per spiegare davvero quello che succede, bisogna usare
la meccanica quantistica; anzi per fare le cose davvero, ci vuole
la teoria dei campi quantistica relativistica.
In tal caso le cose vanno un po` meglio perche` si conosce come 
trattare le infinita` che vengono *comunque* fuori
producendo risultati che si accordano con l'esperienza.
Se prendi il testo di Feynman di fisica, ci sono interessanti
discussioni su questo interessante problema (in ambito non quantistico).
Ciao, Valter
-- 
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Valter Moretti
Dipartimento di Matematica
Universita` di Trento
http://alpha.science.unitn.it/~moretti/home.html

 stessa. 
Anche secondo me è così (d'altra parte altro non può essere, dal momento
che nel secondo esperimento abbiamo introdotto solo il campo di carica, e
quindi la variabile responsabile è stata contestualmente "isolata".
Il problema è capire come la carica produce le condizioni per "resistere"
al moto, ed è evidente che la risposta non c'è se non si ha una teoria del
campo elettrico e della struttura della carica (come è fatta? qual è il
suo ingombro spaziale, che cosa emette intorno a se, cosa c'è nello spazio
intorno ad essa "prima" che accelerando irraggi: si dice che "irraggia" il
suo campo elettrostatico anche da ferma: che vuol dire? che cosa irraggia?
c'entrano qualcosa i "fotoni virtuali" mediatori della forza
elettroamgnetica?)
Anche se non ancora espressa quantitativamente, la mia teoria risponde a
queste domande, e quindi può, ad occhio, (anche se non ancora ben capito
come) entrare nella questione dell'azione resistente, nello stesso modo in
cui dà conto della difficoltà sempre maggiore di accelerare la carica in
un acceleratore di particelle, al putno che si è volgarmente pensato ceh
acquistasse msssa con la velcità:-).
Per adesso posso limitarmi a questo: per quanto riguarda la struttura del
campo e della carica vi invito ad andare a:
http://www.scuoladifisica.it/Indice2.html
grazie.
luciano Buggio
http://www.scuolafifisica.it
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