المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
مسائل في زكاة الفطرة
2024-11-06
شروط الزكاة وما تجب فيه
2024-11-06
آفاق المستقبل في ضوء التحديات
2024-11-06
الروايات الفقهيّة من كتاب علي (عليه السلام) / حرمة الربا.
2024-11-06
تربية الماشية في ألمانيا
2024-11-06
أنواع الشهادة
2024-11-06


Global Positioning Satellites  
  
95   02:06 مساءاً   date: 10-11-2016
Author : Franklin Potter and Christopher Jargodzki
Book or Source : Mad about Modern Physics
Page and Part : p 108


Read More
Date: 10-11-2016 78
Date: 12-11-2016 78
Date: 5-10-2016 77

Global Positioning Satellites

The global positioning system (GPS) is a modern marvel, with a constellation of at least 24 satellites, each in a 12-hour orbit at an altitude of about 20,200 kilometers, whizzing around Earth at enormous speeds with respect to the ground beneath them. Each satellite knows its own position and sends out signals with this information. The GPS handheld receiver uses the signals from at least four different satellites to calculate its own position to within a few meters or better when a local reference signal is present. Yet within minutes the accuracy would reduce to many kilometers of error if one of Einstein’s discoveries were not an essential part of the calculations in the GPS system. What are we referring to?

Answer

The general theory of relativity (GTR) plays an important role! Corrections must be made for clock rates in a gravitational field in addition to the special theory of relativity (STR) corrections to the clocks for the movement of the satellite. Both relativistic effects foul up what should have been a pretty simple geometry calculation relating distance to time and velocity. The clocks in the satellites tick at a slightly faster rate than identical clocks on the ground because they are in a slightly weaker gravitational field, being farther from the center of Earth. They tick slower than the Earth-bound clocks because they are moving faster with respect to the stars.

We can estimate the sizes of these effects. From the STR, the time interval T between the ticks of a clock moving at velocity v is given by T = T′/ , where T′ is the time interval between ticks of the clock in its own reference frame. At slow speeds v << c, one expands the square root by the Taylor series expansion to obtain T ~ T′ (1+v2/(2c2)). For satellites orbiting Earth in about 720 minutes, their speed makes the time correction factor about 1.1 × 1010. Multiplied by the speed of light, this time factor corresponds to a distance error of about 3.3 centimeters for each second.

From the GTR, the time interval T between clock ticks at radial distance R outside of a body of mass M is given by . Consider two different radii: r1 = 6.37 × 106 m and r2 = 2.02 × 107 m. Substitute the two radii for the two distances from the massive body and take the difference. One calculates a clock correction factor of about 4.8 × 1010 for this GTR effect, a little more than four times the STR effect, or about 14.4 centimeters of error every second. So in 10 minutes even this small effect produces an error of about 86 meters if not accounted for. Who would have thought that both STR and GTR effects are big enough to play important roles in such a useful practical system as GPS!




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.