कम द्रव्यमान: Difference between revisions
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भौतिकी में, [[न्यूटोनियन यांत्रिकी]] की [[दो-शरीर की समस्या]] में दिखाई देने वाला प्रभावी | भौतिकी में, [[न्यूटोनियन यांत्रिकी|न्यूटनी यांत्रिकी]] की [[दो-शरीर की समस्या|द्वि-पिंड समस्या]] में में दिखाई देने वाला "प्रभावी" जड़त्वीय द्रव्यमान '''''समानीत द्रव्यमान''''' है। यह एक ऐसी मात्रा है जो द्वि-पिंड समस्या को समाधित करने की स्वीकृति देती है जैसे कि यह एक-पिंड की समस्या थी। हालाँकि, ध्यान दें कि [[गुरुत्वाकर्षण बल]] का निर्धारण करने वाला द्रव्यमान कम नहीं होता है। गणना में, द्रव्यमान को समानीत द्रव्यमान से परिवर्तित किया जा सकता है, यदि इसकी क्षतिपूर्ति दूसरे द्रव्यमान को दोनों द्रव्यमानों के योग से करके की जाती है। समानीत द्रव्यमान को प्रायः <math> \mu </math> ('''परमाणु द्रव्यमान इकाई''' ) द्वारा निरूपित किया जाता है, हालांकि मानक गुरुत्वाकर्षण पैरामीटर को भी <math> \mu </math> से निरूपित किया जाता है (जैसा कि कई अन्य भौतिक राशियां हैं)। इसमें द्रव्यमान का आयाम और अन्तर्राष्ट्रीय मात्रक प्रणाली (एसआई) इकाई किलोग्राम है। | ||
== समीकरण == | == समीकरण == | ||
दो | दो निकायों को देखते हुए, एक द्रव्यमान m<sub>1</sub> के साथ और दूसरा द्रव्यमान m<sub>2</sub> के साथ, समतुल्य एक-पिंड समस्या, पिंड की स्थिति दूसरे के संबंध में अज्ञात के रूप में, द्रव्यमान के एकल पिंड की है।<ref>Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), [[Rita G. Lerner|R.G. Lerner]], G.L. Trigg, VHC publishers, 1991, (Verlagsgesellschaft) 3-527-26954-1, (VHC Inc.) 0-89573-752-3</ref><ref>Dynamics and Relativity, J.R. Forshaw, A.G. Smith, Wiley, 2009, {{ISBN|978-0-470-01460-8}}</ref> | ||
:<math>\mu = \cfrac{1}{\cfrac{1}{m_1}+\cfrac{1}{m_2}} = \cfrac{m_1 m_2}{m_1 + m_2},\!\,</math> | :<math>\mu = \cfrac{1}{\cfrac{1}{m_1}+\cfrac{1}{m_2}} = \cfrac{m_1 m_2}{m_1 + m_2},\!\,</math> | ||
जहां इस द्रव्यमान पर बल दो पिंडों के बीच बल द्वारा दिया जाता है। | जहां इस द्रव्यमान पर बल दो पिंडों के बीच बल द्वारा दिया जाता है। | ||
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और पारस्परिक योज्य | और पारस्परिक योज्य गुण है: | ||
:<math>\frac{1}{\mu} = \frac{1}{m_1} + \frac{1}{m_2} \,\!</math> | :<math>\frac{1}{\mu} = \frac{1}{m_1} + \frac{1}{m_2} \,\!</math> | ||
जो पुनर्व्यवस्था द्वारा [[अनुकूल माध्य]] के आधे के | जो पुनर्व्यवस्था द्वारा [[अनुकूल माध्य]] के आधे के समतुल्य है। | ||
विशेष स्थिति में | उस विशेष स्थिति में <math>m_1 = m_2</math>: | ||
:<math>{\mu} = \frac{m_1}{2} = \frac{m_2}{2}\,\!</math> | :<math>{\mu} = \frac{m_1}{2} = \frac{m_2}{2}\,\!</math> | ||
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न्यूटन के दूसरे नियम का उपयोग करते हुए, एक पिंड (कण 2) द्वारा दूसरे पिंड (कण 1) पर लगाया गया बल है: | न्यूटन के दूसरे नियम का उपयोग करते हुए, एक पिंड (कण 2) द्वारा दूसरे पिंड (कण 1) पर लगाया गया बल है: | ||
:<math>\mathbf{F}_{12} = m_1 \mathbf{a}_1</math> | :<math>\mathbf{F}_{12} = m_1 \mathbf{a}_1</math> | ||
कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाया गया बल है: | कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाया गया बल है: | ||
:<math>\mathbf{F}_{21} = m_2 \mathbf{a}_2</math> | :<math>\mathbf{F}_{21} = m_2 \mathbf{a}_2</math> | ||
न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, कण 2 कण 1 पर जो बल लगाता है वह कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाए गए बल के | न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, कण 2 कण 1 पर जो बल लगाता है वह कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाए गए बल के समान और विपरीत होता है: | ||
:<math>\mathbf{F}_{12} = - \mathbf{F}_{21}</math> | :<math>\mathbf{F}_{12} = - \mathbf{F}_{21}</math> | ||
इसलिए: | इसलिए: | ||
:<math>m_1 \mathbf{a}_1 = - m_2 \mathbf{a}_2 \;\; \Rightarrow \;\; \mathbf{a}_2=-{m_1 \over m_2} \mathbf{a}_1</math> | :<math>m_1 \mathbf{a}_1 = - m_2 \mathbf{a}_2 \;\; \Rightarrow \;\; \mathbf{a}_2=-{m_1 \over m_2} \mathbf{a}_1</math> | ||
सापेक्ष त्वरण | दो निकायों के बीच सापेक्ष त्वरण '''a'''<sub>rel</sub> निम्न द्वारा दिया जाता है: | ||
:<math>\mathbf{a}_{\rm rel} := \mathbf{a}_1-\mathbf{a}_2 = \left(1+\frac{m_1}{m_2}\right) \mathbf{a}_1 = \frac{m_2+m_1}{m_1 m_2} m_1 \mathbf{a}_1 = \frac{\mathbf{F}_{12}}{\mu}</math> | :<math>\mathbf{a}_{\rm rel} := \mathbf{a}_1-\mathbf{a}_2 = \left(1+\frac{m_1}{m_2}\right) \mathbf{a}_1 = \frac{m_2+m_1}{m_1 m_2} m_1 \mathbf{a}_1 = \frac{\mathbf{F}_{12}}{\mu}</math> | ||
ध्यान दें कि ( | ध्यान दें कि (क्योंकि व्युत्पन्न एक रैखिक संकारक है) सापेक्ष त्वरण <math>\mathbf{a}_{\rm rel}</math> दो कणों के बीच पृथक्करण <math>\mathbf{x}_{\rm rel}</math> के त्वरण के समान है। | ||
:<math>\mathbf{a}_{\rm rel} = \mathbf{a}_1-\mathbf{a}_2 = \frac{d^2\mathbf{x}_1}{dt^2} - \frac{d^2\mathbf{x}_2}{dt^2} = \frac{d^2}{dt^2}(\mathbf{x}_1 - \mathbf{x}_2) = \frac{d^2\mathbf{x}_{\rm rel}}{dt^2}</math> | :<math>\mathbf{a}_{\rm rel} = \mathbf{a}_1-\mathbf{a}_2 = \frac{d^2\mathbf{x}_1}{dt^2} - \frac{d^2\mathbf{x}_2}{dt^2} = \frac{d^2}{dt^2}(\mathbf{x}_1 - \mathbf{x}_2) = \frac{d^2\mathbf{x}_{\rm rel}}{dt^2}</math> | ||
यह प्रणाली के विवरण को | यह प्रणाली के विवरण को बल (चूंकि <math>\mathbf{F}_{12} = - \mathbf{F}_{21}</math>), समन्वयित <math>\mathbf{x}_{\rm rel}</math>, (और एक द्रव्यमान <math>\mu</math> के बाद से) को सरल बनाता है। इस प्रकार हमने अपनी समस्या को स्वतंत्रता की कोटि तक कम कर दिया है, और हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं वह कण 1 कण 2 की स्थिति के संबंध में समानीत द्रव्यमान <math>\mu</math> के समान द्रव्यमान के एकल कण के रूप में चलता है। | ||
=== | === लैग्रैंजियन यांत्रिकी === | ||
{{main| | {{main|लैग्रैंजियन यांत्रिकी}} | ||
वैकल्पिक रूप से, द्वि-निकाय समस्या का | वैकल्पिक रूप से, द्वि-निकाय की समस्या का लैग्रैजियन विवरण एक लैग्रैजियन का देता है | ||
:<math> \mathcal{L} = {1 \over 2} m_1 \mathbf{\dot{r}}_1^2 + {1 \over 2} m_2 \mathbf{\dot{r}}_2^2 - V(| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 | ) \!\,</math> | :<math> \mathcal{L} = {1 \over 2} m_1 \mathbf{\dot{r}}_1^2 + {1 \over 2} m_2 \mathbf{\dot{r}}_2^2 - V(| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 | ) \!\,</math> | ||
जहाँ <math>{\mathbf{r}}_{i}</math> द्रव्यमान | जहाँ <math>{\mathbf{r}}_{i}</math> द्रव्यमान <math>m_{i}</math>(कण का<math>i</math>) का स्थिति सदिश है। स्थितिज ऊर्जा V एक फलन है क्योंकि यह केवल कणों के बीच निरपेक्ष दूरी पर निर्भर है। यदि हम परिभाषित करते हैं | ||
:<math>\mathbf{r} = \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 </math> | :<math>\mathbf{r} = \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 </math> | ||
और द्रव्यमान का केंद्र इस संदर्भ फ्रेम में हमारे | और द्रव्यमान का केंद्र इस संदर्भ फ्रेम में हमारे उत्पत्ति के साथ अनुरूप है, अर्थात | ||
:<math> m_1 \mathbf{r}_1 + m_2 \mathbf{r}_2 = 0 </math>, | :<math> m_1 \mathbf{r}_1 + m_2 \mathbf{r}_2 = 0 </math>, | ||
तब | तब | ||
:<math> \mathbf{r}_1 = \frac{m_2 \mathbf{r}}{m_1 + m_2} , \; \mathbf{r}_2 = -\frac{m_1 \mathbf{r}}{m_1 + m_2}.</math> | :<math> \mathbf{r}_1 = \frac{m_2 \mathbf{r}}{m_1 + m_2} , \; \mathbf{r}_2 = -\frac{m_1 \mathbf{r}}{m_1 + m_2}.</math> | ||
फिर ऊपर प्रतिस्थापित करने से एक नया | फिर ऊपर प्रतिस्थापित करने से एक नया लैग्रैंजियन मिलता है | ||
:<math> \mathcal{L} = {1 \over 2}\mu \mathbf{\dot{r}}^2 - V(r), </math> | :<math> \mathcal{L} = {1 \over 2}\mu \mathbf{\dot{r}}^2 - V(r), </math> | ||
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:<math>\mu = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} </math> | :<math>\mu = \frac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} </math> | ||
समानीत द्रव्यमान है। इस प्रकार हमने द्वि-पिंड की समस्या को एक पिंड की समस्या बना दिया है। | |||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
समानीत द्रव्यमान का उपयोग द्वि-पिंड की समस्याओं में किया जा सकता है, जहां उत्कृष्ट यांत्रिकी लागू होती है। | |||
===एक रेखा में दो बिन्दु द्रव्यमानों का जड़त्व आघूर्ण=== | ===एक रेखा में दो बिन्दु द्रव्यमानों का जड़त्व आघूर्ण=== | ||
[[File:Rigid rotor point masses.svg|500px|thumb|द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमने वाले दो बिंदु द्रव्यमान।]]एक प्रणाली में दो बिंदु द्रव्यमान के साथ <math>m_1</math> और <math>m_2</math> जैसे कि वे सह-रेखीय हैं, दो दूरियाँ <math>r_1</math> और <math>r_2</math> घूर्णन अक्ष के साथ पाया जा सकता है | [[File:Rigid rotor point masses.svg|500px|thumb|द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमने वाले दो बिंदु द्रव्यमान।]]एक प्रणाली में दो बिंदु द्रव्यमान के साथ <math>m_1</math> और <math>m_2</math> जैसे कि वे सह-रेखीय हैं, दो दूरियाँ <math>r_1</math> और <math>r_2</math> घूर्णन अक्ष के साथ पाया जा सकता है | ||
<math display="block">r_1 = R \frac{m_2 }{m_1+m_2}</math> | <math display="block">r_1 = R \frac{m_2 }{m_1+m_2}</math><math display="block">r_2 = R \frac{m_1 }{m_1+m_2}</math> | ||
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जहाँ <math> R</math> दोनों दूरियों का योग है <math>R = r_1 + r_2 </math> | |||
यह द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमने के लिए है। | यह द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमने के लिए है। | ||
इस अक्ष के चारों ओर | इस अक्ष के चारों ओर जडत्व आघूर्ण को सरल बनाया जा सकता है | ||
<math display="block"> I = m_1 r_1^2 + m_2 r_2^2 = R^2 \frac{m_1 m_2^2}{(m_1+m_2)^2} + R^2 \frac{m_1^2 m_2}{(m_1+m_2)^2} = \mu R^2.</math> | <math display="block"> I = m_1 r_1^2 + m_2 r_2^2 = R^2 \frac{m_1 m_2^2}{(m_1+m_2)^2} + R^2 \frac{m_1^2 m_2}{(m_1+m_2)^2} = \mu R^2.</math> | ||
===कणों का | ===कणों का संघट्ट=== | ||
पुनर्स्थापना ई के गुणांक के साथ | पुनर्स्थापना ई के गुणांक के साथ संघट्ट में, गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के रूप में लिखा जा सकता है | ||
:<math>\Delta K = \frac{1}{2}\mu v^2_{\rm rel}(e^2-1)</math>, | :<math>\Delta K = \frac{1}{2}\mu v^2_{\rm rel}(e^2-1)</math>, | ||
जहां | जहां v<sub>rel</sub> [[टक्कर|संघट्ट]] से पहले पिंडों का सापेक्ष वेग है। | ||
परमाणु भौतिकी में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, जहां एक कण का द्रव्यमान दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा होता है, | परमाणु भौतिकी में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, जहां एक कण का द्रव्यमान दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा होता है, समानीत द्रव्यमान को प्रणाली के छोटे द्रव्यमान के रूप में अनुमानित किया जा सकता है। समानीत द्रव्यमान सूत्र की सीमा जब एक द्रव्यमान अनंत तक जाता है तो छोटा द्रव्यमान होता है, इस प्रकार गणना को आसान बनाने के लिए इस सन्निकटन का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से जब बड़े कण का परिशुद्ध द्रव्यमान ज्ञात नहीं होता है। | ||
=== उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के | === दो विशाल पिंडों की उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के अंतर्गत गति === | ||
गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के स्थिति में | गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के स्थिति में | ||
:<math>V(| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 | ) = - \frac{G m_1 m_2}{| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 |} \, ,</math> | :<math>V(| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 | ) = - \frac{G m_1 m_2}{| \mathbf{r}_1 - \mathbf{r}_2 |} \, ,</math> | ||
हम पाते हैं कि दूसरे पिंड के संबंध में पहले पिंड की स्थिति उसी अंतर समीकरण द्वारा नियंत्रित होती है, जैसे कि | हम पाते हैं कि दूसरे पिंड के संबंध में पहले पिंड की स्थिति उसी अंतर समीकरण द्वारा नियंत्रित होती है, जैसे कि समानीत द्रव्यमान वाले पिंड की स्थिति, दो द्रव्यमानों के योग के समान द्रव्यमान वाले पिंड की परिक्रमा करती है, क्योंकि | ||
:<math>m_1 m_2 = (m_1+m_2) \mu\!\,</math> | :<math>m_1 m_2 = (m_1+m_2) \mu\!\,</math> | ||
=== गैर- | === गैर-सापेक्षवादी क्वांटम यांत्रिकी === | ||
[[ | [[हाइड्रोजन परमाणु]] में इलेक्ट्रॉन (द्रव्यमान m<sub>e</sub>) और [[प्रोटॉन]] (द्रव्यमान m<sub>p</sub>) पर विचार करें।<ref>Molecular Quantum Mechanics Parts I and II: An Introduction to Quantum Chemistry (Volume 1), P.W. Atkins, Oxford University Press, 1977, {{ISBN|0-19-855129-0}}</ref> वे द्रव्यमान के एक सामान्य केंद्र, द्वि-पिंड की समस्या के बारे में एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। इलेक्ट्रॉन की गति का विश्लेषण करने के लिए, एक-निकाय समस्या, समानीत द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान को प्रतिस्थापित करता है | ||
:<math>m_e \rightarrow \frac{m_em_p}{m_e+m_p} </math> | :<math>m_e \rightarrow \frac{m_em_p}{m_e+m_p} </math> | ||
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=== अन्य उपयोग === | === अन्य उपयोग === | ||
समानीत द्रव्यमान भी सामान्य रूप से विधि बीजगणितीय शब्द के रूप में अधिक संदर्भित हो सकता है {{Citation needed|date=December 2011}} | |||
:<math>x^* = {1 \over {1 \over x_1} + {1 \over x_2}} = {x_1 x_2 \over x_1 + x_2}\!\,</math> | :<math>x^* = {1 \over {1 \over x_1} + {1 \over x_2}} = {x_1 x_2 \over x_1 + x_2}\!\,</math> | ||
जो | जो विधि के समीकरण को सरल करता है | ||
:<math>\ {1\over x^*} = \sum_{i=1}^n {1\over x_i} = {1\over x_1} + {1\over x_2} + \cdots+ {1\over x_n}.\!\,</math> | :<math>\ {1\over x^*} = \sum_{i=1}^n {1\over x_i} = {1\over x_1} + {1\over x_2} + \cdots+ {1\over x_n}.\!\,</math> | ||
समानीत द्रव्यमान सामान्य रूप से समानांतर में दो प्रणाली तत्वों के बीच संबंध के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसे प्रतिरोधक या ये विद्युतीय, ऊष्मीय, द्रवचालित या यांत्रिक प्रक्षेत्र में हों। नमनीय मापांक के लिए किरण के अनुप्रस्थ कंपन में एक समान अभिव्यक्ति दिखाई देती है।<ref>Experimental study of the Timoshenko beam theory predictions, A.Díaz-de-Anda J.Flores, L.Gutiérrez, R.A.Méndez-Sánchez, G.Monsivais, and A.Morales.Journal of Sound and Vibration | |||
Volume 331, Issue 26, 17 December 2012, Pages 5732-5744 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.041</ref> यह संबंध तत्वों के भौतिक गुणों के साथ-साथ उन्हें जोड़ने वाले निरंतरता समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है। | Volume 331, Issue 26, 17 December 2012, Pages 5732-5744 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.041</ref> यह संबंध तत्वों के भौतिक गुणों के साथ-साथ उन्हें जोड़ने वाले निरंतरता समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* [[सेंटर-ऑफ-मोमेंटम फ्रेम]] | * [[सेंटर-ऑफ-मोमेंटम फ्रेम|केंद्र-की-गति फ्रेम]] | ||
* | * संवेग संरक्षण | ||
* [[परिभाषित समीकरण (भौतिकी)]] | * [[परिभाषित समीकरण (भौतिकी)|समीकरण की परिभाषा (भौतिकी)]] | ||
*[[लयबद्ध दोलक]] | *[[लयबद्ध दोलक]] | ||
*[[चिर मास]], न्यूटन के बाद के विस्तार में | *[[चिर मास|चर्प]] द्रव्यमान, न्यूटन के बाद के विस्तार में उपयोग किया जाने वाला एक सापेक्षिक समकक्ष | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
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==बाहरी संबंध== | ==बाहरी संबंध== | ||
*[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/orbv.html#rm ''Reduced Mass'' on HyperPhysics] | *[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/orbv.html#rm ''Reduced Mass'' on HyperPhysics] | ||
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Latest revision as of 12:02, 14 February 2023
भौतिकी में, न्यूटनी यांत्रिकी की द्वि-पिंड समस्या में में दिखाई देने वाला "प्रभावी" जड़त्वीय द्रव्यमान समानीत द्रव्यमान है। यह एक ऐसी मात्रा है जो द्वि-पिंड समस्या को समाधित करने की स्वीकृति देती है जैसे कि यह एक-पिंड की समस्या थी। हालाँकि, ध्यान दें कि गुरुत्वाकर्षण बल का निर्धारण करने वाला द्रव्यमान कम नहीं होता है। गणना में, द्रव्यमान को समानीत द्रव्यमान से परिवर्तित किया जा सकता है, यदि इसकी क्षतिपूर्ति दूसरे द्रव्यमान को दोनों द्रव्यमानों के योग से करके की जाती है। समानीत द्रव्यमान को प्रायः (परमाणु द्रव्यमान इकाई ) द्वारा निरूपित किया जाता है, हालांकि मानक गुरुत्वाकर्षण पैरामीटर को भी से निरूपित किया जाता है (जैसा कि कई अन्य भौतिक राशियां हैं)। इसमें द्रव्यमान का आयाम और अन्तर्राष्ट्रीय मात्रक प्रणाली (एसआई) इकाई किलोग्राम है।
समीकरण
दो निकायों को देखते हुए, एक द्रव्यमान m1 के साथ और दूसरा द्रव्यमान m2 के साथ, समतुल्य एक-पिंड समस्या, पिंड की स्थिति दूसरे के संबंध में अज्ञात के रूप में, द्रव्यमान के एकल पिंड की है।[1][2]
जहां इस द्रव्यमान पर बल दो पिंडों के बीच बल द्वारा दिया जाता है।
गुण
समानीत द्रव्यमान सदैव प्रत्येक पिंड के द्रव्यमान से कम या उसके समान होता है:
और पारस्परिक योज्य गुण है:
जो पुनर्व्यवस्था द्वारा अनुकूल माध्य के आधे के समतुल्य है।
उस विशेष स्थिति में :
यदि , उसके बाद
व्युत्पत्ति
समीकरण निम्नानुसार प्राप्त किया जा सकता है।
न्यूटोनियन यांत्रिकी
न्यूटन के दूसरे नियम का उपयोग करते हुए, एक पिंड (कण 2) द्वारा दूसरे पिंड (कण 1) पर लगाया गया बल है:
कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाया गया बल है:
न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, कण 2 कण 1 पर जो बल लगाता है वह कण 1 द्वारा कण 2 पर लगाए गए बल के समान और विपरीत होता है:
इसलिए:
दो निकायों के बीच सापेक्ष त्वरण arel निम्न द्वारा दिया जाता है:
ध्यान दें कि (क्योंकि व्युत्पन्न एक रैखिक संकारक है) सापेक्ष त्वरण दो कणों के बीच पृथक्करण के त्वरण के समान है।
यह प्रणाली के विवरण को बल (चूंकि ), समन्वयित , (और एक द्रव्यमान के बाद से) को सरल बनाता है। इस प्रकार हमने अपनी समस्या को स्वतंत्रता की कोटि तक कम कर दिया है, और हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं वह कण 1 कण 2 की स्थिति के संबंध में समानीत द्रव्यमान के समान द्रव्यमान के एकल कण के रूप में चलता है।
लैग्रैंजियन यांत्रिकी
वैकल्पिक रूप से, द्वि-निकाय की समस्या का लैग्रैजियन विवरण एक लैग्रैजियन का देता है
जहाँ द्रव्यमान (कण का) का स्थिति सदिश है। स्थितिज ऊर्जा V एक फलन है क्योंकि यह केवल कणों के बीच निरपेक्ष दूरी पर निर्भर है। यदि हम परिभाषित करते हैं
और द्रव्यमान का केंद्र इस संदर्भ फ्रेम में हमारे उत्पत्ति के साथ अनुरूप है, अर्थात
- ,
तब
फिर ऊपर प्रतिस्थापित करने से एक नया लैग्रैंजियन मिलता है
जहाँ
समानीत द्रव्यमान है। इस प्रकार हमने द्वि-पिंड की समस्या को एक पिंड की समस्या बना दिया है।
अनुप्रयोग
समानीत द्रव्यमान का उपयोग द्वि-पिंड की समस्याओं में किया जा सकता है, जहां उत्कृष्ट यांत्रिकी लागू होती है।
एक रेखा में दो बिन्दु द्रव्यमानों का जड़त्व आघूर्ण
एक प्रणाली में दो बिंदु द्रव्यमान के साथ और जैसे कि वे सह-रेखीय हैं, दो दूरियाँ और घूर्णन अक्ष के साथ पाया जा सकता है
यह द्रव्यमान के केंद्र के चारों ओर घूमने के लिए है।
इस अक्ष के चारों ओर जडत्व आघूर्ण को सरल बनाया जा सकता है
कणों का संघट्ट
पुनर्स्थापना ई के गुणांक के साथ संघट्ट में, गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के रूप में लिखा जा सकता है
- ,
जहां vrel संघट्ट से पहले पिंडों का सापेक्ष वेग है।
परमाणु भौतिकी में विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, जहां एक कण का द्रव्यमान दूसरे की तुलना में बहुत बड़ा होता है, समानीत द्रव्यमान को प्रणाली के छोटे द्रव्यमान के रूप में अनुमानित किया जा सकता है। समानीत द्रव्यमान सूत्र की सीमा जब एक द्रव्यमान अनंत तक जाता है तो छोटा द्रव्यमान होता है, इस प्रकार गणना को आसान बनाने के लिए इस सन्निकटन का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से जब बड़े कण का परिशुद्ध द्रव्यमान ज्ञात नहीं होता है।
दो विशाल पिंडों की उनके गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के अंतर्गत गति
गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा के स्थिति में
हम पाते हैं कि दूसरे पिंड के संबंध में पहले पिंड की स्थिति उसी अंतर समीकरण द्वारा नियंत्रित होती है, जैसे कि समानीत द्रव्यमान वाले पिंड की स्थिति, दो द्रव्यमानों के योग के समान द्रव्यमान वाले पिंड की परिक्रमा करती है, क्योंकि
गैर-सापेक्षवादी क्वांटम यांत्रिकी
हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन (द्रव्यमान me) और प्रोटॉन (द्रव्यमान mp) पर विचार करें।[3] वे द्रव्यमान के एक सामान्य केंद्र, द्वि-पिंड की समस्या के बारे में एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। इलेक्ट्रॉन की गति का विश्लेषण करने के लिए, एक-निकाय समस्या, समानीत द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान को प्रतिस्थापित करता है
और प्रोटॉन द्रव्यमान दो द्रव्यमानों का योग बन जाता है
इस विचार का उपयोग हाइड्रोजन परमाणु के लिए श्रोडिंगर समीकरण स्थापित करने के लिए किया जाता है।
अन्य उपयोग
समानीत द्रव्यमान भी सामान्य रूप से विधि बीजगणितीय शब्द के रूप में अधिक संदर्भित हो सकता है[citation needed]
जो विधि के समीकरण को सरल करता है
समानीत द्रव्यमान सामान्य रूप से समानांतर में दो प्रणाली तत्वों के बीच संबंध के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसे प्रतिरोधक या ये विद्युतीय, ऊष्मीय, द्रवचालित या यांत्रिक प्रक्षेत्र में हों। नमनीय मापांक के लिए किरण के अनुप्रस्थ कंपन में एक समान अभिव्यक्ति दिखाई देती है।[4] यह संबंध तत्वों के भौतिक गुणों के साथ-साथ उन्हें जोड़ने वाले निरंतरता समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है।
यह भी देखें
- केंद्र-की-गति फ्रेम
- संवेग संरक्षण
- समीकरण की परिभाषा (भौतिकी)
- लयबद्ध दोलक
- चर्प द्रव्यमान, न्यूटन के बाद के विस्तार में उपयोग किया जाने वाला एक सापेक्षिक समकक्ष
संदर्भ
- ↑ Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), R.G. Lerner, G.L. Trigg, VHC publishers, 1991, (Verlagsgesellschaft) 3-527-26954-1, (VHC Inc.) 0-89573-752-3
- ↑ Dynamics and Relativity, J.R. Forshaw, A.G. Smith, Wiley, 2009, ISBN 978-0-470-01460-8
- ↑ Molecular Quantum Mechanics Parts I and II: An Introduction to Quantum Chemistry (Volume 1), P.W. Atkins, Oxford University Press, 1977, ISBN 0-19-855129-0
- ↑ Experimental study of the Timoshenko beam theory predictions, A.Díaz-de-Anda J.Flores, L.Gutiérrez, R.A.Méndez-Sánchez, G.Monsivais, and A.Morales.Journal of Sound and Vibration Volume 331, Issue 26, 17 December 2012, Pages 5732-5744 https://doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.041