Задача на ОТО и ширину канала связи

Arthur8

 извототсюда
Дано:
    * Звездолёт - 1 шт, движущийся с околосветовой скоростью, на борту которого имеется
    * комп с
    * RS-485 интерфейсом, настроенным на скорость передачи данных 50 бод (как приём, так и передача
    * пара проводов линии связи (идеальные провода бесконечно большой длинны и бесконечно малого сопротивления) которого идёт на
    * планету
Вопрос:
    * На какие скорости приёма и передачи должен быть настроен ответный RS-485 на планете для осуществления связи с звездолётом.
    * Возможно ли использование стандартных скоростей в принципе.
    * Нужны ли будут терминирующие резисторы
т.е. задачка на устойчивую ширину канала линии связи
ну я значит строчу ответ такой...
 
когда от тебя отъезжает поезд гудящий, то гудок его более басовитый. А когда гудящий поезд едет на тебя - то гудок его более высокий. т.е. возьмем мембрану динамика.
если динамик неподвижен, то расстояния между максимумами волны сжатия разрежения воздуха(динамик колеблется туда сюда и шлет разную плотность воздуха) постоянны. Соответственно ушная барабанная перепонка колеблется также как колеблется динамик.потому что на неё накатывают волны сжатия и разрежения воздуха. ну как бы динамик своей мембраной колотит по воздуху и создает периодическое разрежение и сжатие. и это периодическое разрежение и сжатие воздуха распространяется и колотит по ушной раковине.
Далее. Если источник движется навстречу тебе. Там стоит динамик, он колотит по воздуху так-же. Но т.к. скорость распространения периодических сжатий и разрежений конечна(т.е. скорость звука, 330 метров в секунду, скорость звука или 1 мах то если источник движется, то предыдущее сжатие будет отличаться от поледующего на рзницу скоростей паровоза и скорости звука. Т.е. расстояение между максимумами сжатия плотности воздуха (или вершиной синусоиды) будет меньше. А т.к. расстояние меньше, за счет движения источника звука к тебе - то частота будет выше.
Что такое в данном случае расстояние между двумя последовательными колебаниями мембраны динамика - это длинна волны. А т.к. источник звука (гудок паровоза) движется навстречу, то первый импульс будет ко второму ближе. Т.е. расстояние между двумя сгустками плотности(который создает динамик) будет мешье. А расстояние между максимумами плотности - это длинна волны. А длинна волны с частотой связана обратно пропорционально. Т.е. t=1/частота звука
длинна волны = скорость звука в воздухе / частота звука.
ну дак вот. такие-же рассуждения применимы и к ЭМВ волнам. Тут нет разницы - что световая волна, что звуковая волна. Если источник света движется на наблюдателя, то частота его возрастает, и соответственно уменьшается длинна волны. Т.е. движущийся с околосветовой скоростью на наблюдателя источник света будет смещаться в фиолетовую часть спектра(т.е. будет стремится в фиолетовую часть спектра, в смысле каждый охотник желает знать где сидит фазан). А движущийся от наблюдателя с околосветовой скоростью источник будет видет наблюдателю как более красный. Т.к. длина волны увеличивается - значит частота уменьшается.
Итого. В задаче ставится вопрос, есть ширина линии, 50 бод. Если бы наблюдатель и источник покоились относительно друг друга, то по теореме Котельникова устойчивая связь была бы на скорости в 25 бод. Если наблюдатель и источник, который он наблюдает, разъезжаются с околосветовой скоростью - то нужно ввести скоростную поправку. Т.е. с учетом теоремы Котельникова ширина линии (в смысле 50 бод) может быть и меньше. но скорость связи должна бы всетаки быть равна с. Но на других частотах.
Уф.

вот. чего скажете?

irenape

пара проводов линии связи
Если связь идёт по проводам, эффект Доплера ни при чём. Ты же не думаешь, что если в процессе разговора по телефону побежать, то на другом конце услышат изменение высоты звука.

stm7543347

Я крео нечетал, но мне кажется, Вильф пытался своими словами при помощи аллегории описать допплеровский эффект... :ooo:

prague-guide

А какая разница движется звездолет или нет, сигнал-то от него идет по кабелю постоянной длины, и идет со скоростью света (ну в металле поменьше). Значит на тот конец с постоянной временной задержкой приходят импульсы той же ширины (длительности что и отправляются.

Это если бы корабль скользил по проводам, как троллейбус, тогда Допплер в силе, так как длина провода постоянно сокращается/увеличивается. Пусть на одном компьютере установлена скорость передачи 50бит/c. Значит длительность прямоугольного импульса, передающего этим компьютером 1 бит информации в линию равна 20мс. Приемник в этом же компьютере будет ожидать из линии прихода импульсов той же длительности(если программа стандартная, где раздельной регулировки параметров приема/пердачи нет). Но из корабля, летящего навстречу со скоростью С/2 и настроенного на те же 50бит/c, будут прилетать импульсы длительностью 10мс. Такие импульсы на земле однозначно приведут к ошибочному приему, ведь приемник на земле по-прежнему ждет "стандартных" импульсов по 20мс на каждый бит. То есть передатчик на земле и приемник в космосе должны в данном случае работать на разных скоростях. То же справедливо для передатчика в космосе и приемника на земле.
Итак, если исходно и прием и передача на земле и в космосе были настроены на одну скорость, и вдруг космический троллейбус поехал вдоль передающей линии, то эффект Допплера приведет к ошибкам в передаче. Ее можно скорректировать только при независимом регулировании длительности передаваемых импульсов и длительности ожидаемых(принимаемых) импульсов.

А что навело на такие размышления?

seeknote

низабываем про разное течение времени
думается, что в задаче это и имеется ввиду
все-таки скоре всего корабль удален физически бесконечно, движется по касательно окр с центром в земле со скоростью с/2

prague-guide

Если по касательной, тогда рас расстояние между кораблем и землей не меняется, Корабль и земля неподвижны друг относительно друга. Время на корабле и тут у нас течет одинаково и Допплера никакого. Просто есть задержка распространения и если это программами на обоих концах учтено, то параметры приема/передачи трогать не надо, все передастся.....за бесконечное время. Я так и не понял, зачем только эта бесконечная длина в условии понадобилась. Ясен пень что полноценно при бесконечной задержке ни по скайпу поговорить, ни в кваку погонять

irenape

Очевидно, под задержкой времени имел в виду лоренц-сокращение времени.

prague-guide

Если траектория - окружность с центром в земле, то корабль неподвижен относительно точки приема, поскольку расстояние между двумя точками - передатчиком и приемником не изменяется, поэтому и релятивистских штучек никаких.
Продемонстрировать можно так - стоя с принимающим информацию ноутбуком на земле начинаем крутиться вокруг себя волчком. И корабль странным образом залетает вокруг тебя вместе с приемником и передатчиком, теми что в компе, со скоростью хоть 10С хоть 1000С (омега Эр, как никак, а Эр оно ведь уууу какое большое) пока голова не закружится. Но очевидно, ничего страшного с приемом информации при этом не произойдет. Суть в том, что по отношению к точке нет понятий "за тобой", "сбоку" , "напротив". Полет корабля по кругу может быть обнаружен только по отношению к сисеме координат - физически протяженному объекту. В противоположность, точка по отношению к точке может только приближаться, оставаться неподвижной или удаляться.
Поправки, связанные с ТО, нужны тогда, когда есть перемещение двух точек друг относительно друга - передатчика и приемника (а раз они удалены на бесконечность то они, увы - точки). Единственным вариантом взаимного перемещения для точек является их сближение или удаление. Поэтому, компьютер на земле покоится относительно компьютера в космосе. Отсюда - никаких сложностей с передачей, связанных с ТО: движения точек друг относительно друга в данном случае просто нет.

toxin

Как только вы начнете вращаться, в вашей системе координат изменится понятие расстояния из-за сильнейшего вращательного гравитационного поля. И с точки зрения этой системы координат, скорость корабля останется прежней (и скорость света не превысит). Так что никакой демонстрации нет.
Лоренц-эффекты зависят от скорости, а не от изменения расстояния до центра системы координат (в данном случае гравитационным полем в системе координат связанной с землей можно пренебречь и поэтому считать скорость как для плоского пространства по обычным формулам так что их очень даже надо учитывать в данной задаче.
Еще интересный вопрос, каково влияние на результат релятивийского движения провода (обычно ведь в таких задачи сигналы передают светом летящим по прямой, а здесь провод вращается и путь сигнала в пространстве изогнутый со всеми соотвествующими последствиями). Возможно оно вносит существенное дополнительное рассеивание сигнала из-за самоиндукции. На этот вопрос я не готов дать ответ.

prague-guide

Помогите, пожалуйста разобраться :). Как сдесь происходит сжатие, и вообще можно ли сжать материальную точку? Понятен случай с пролетающим прямолинейно предметом, треугольник там прямоугольный рисуют и т.д. через любой момент времени нос тела удаляется от точки наблюдения. Но как все таки будут достигать точки наблюдения сигналы от материальной точки, если она летает по кругу? Что произойдет, увеличение частоты принимаемых сигналов или уменьшение, может есть готовое решение этой задачи...я не спец, но интерсно же :)
Просто в голове такая картина:микрофон с круговой диаграммой направленности в центре, вокруг него носится по кругу камертон. Какую частоту будет фиксировать микрофон?
  

irenape

Чуве, походу у тебя серьёзные проблемы с пониманием основ теории относительности.

irenape

Просто в голове такая картина:микрофон с круговой диаграммой направленности в центре, вокруг него носится по кругу камертон. Какую частоту будет фиксировать микрофон?
Доплеровские эффекты ни при чём, это уже было отмечено несколько раз в треде. При чём может быть замедление времени из-за субсветовой скорости относительно Земли

prague-guide

Спасибо! Я и не претендую. А можете сформулировать, если понимаете, так - "задержка между двумя импульсами, посланных с корабля, равна по достижении Земли тому-то, формула" . Чему она равна? Без подвохов

irenape


Как-то так. Но вообще надо ещё думать, ведь провода тоже движутся с какой-то скоростью, чем ближе к кораблю - тем быстрее.

prague-guide

А от направления V каким образом зависит? на то он и форум )

irenape

А от направления V каким образом зависит?
В смысле? V - это скорость относительно инерциальной системы отсчёта, коей в нашем случае является Земля. Сокращение времени от направления скорости не зависит, зависит только сокращение длины - тело укорачивается в направлении скорости.

prague-guide

Да не, с t' понятно, я имею ввиду является ли t' универсальным ответом на решаемую задачу, ведь можно и навстречу замле лететь , мтожно от нее, можно еще как угодно, на t' это не скажется, а изменение длины канала передачи (проводов) не дает покоя, это ведь не радиоволны, а металл, в котором сигналы идут медленней.
В частности в формулу входит скорость света, но какая? Корабль движется в вакууме, но наблюдаем мы за ним по проводу, где скорость света меньше чем в вакууме. Сам провод искривляет пространство, это тоннель такой. Так что в итоге подставлять в формулу? Если подставить в формулу скорость света в среде, то период импульсов, следующих друг за другом, должен зависеть от того провод это, оптоволокно или радиоканал. Что со здравым смыслом расходится.
Может она просто физически не реализуема да и все?

irenape

В частности в формулу входит скорость света, но какая? Корабль движется в вакууме, но наблюдаем мы за ним по проводу, где скорость света меньше чем в вакууме.
Ээээ... слушай, а ты биофизик с ФФ или с биофака?

demiurg

Доплеровские эффекты ни при чём, это уже было отмечено несколько раз в треде.
Здрасьте, релятивистский эффект допплера отличается от классического

irenape

А, ну вообще да, есть же ещё поперечный эффект Доплера, он будет возникать в том числе и в проводах постоянной длины.

seeknote

Я так и не понял, зачем только эта бесконечная длина в условии понадобилась.
чтобы свести ускорение к нулю
или ты в ОТО считать собрался?
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: