relativitáselmélet

1. A megjelenése a relativitáselmélet

A klasszikus mechanika, úgy véljük, hogy a hosszúság és idő abszolút érték, és a sebesség és a mozgás - relatív. A mechanikus relativitás elve (Galileo elv) abban a tényben rejlik, hogy minden mechanikai jelenségek fordulnak elő egyformán minden inerciális referencia (mechanikai törvények rekord forma nem változott az átmenet az egyik a másikra ISO). Egy Inerciarendszer nem lehet megkülönböztetni a többi egységes egyenes vonalú mozgás. Bármilyen mechanikai jelenségek minden inerciális referencia rendszerek egyenlő. Galilei nem gondol más események, akkoriban mechanika volt, sőt, az egész fizika. Közepéig a XIX. Úgy gondoljuk, hogy minden fizikai jelenség azzal magyarázható, hogy a newtoni mechanika.

A közepén a XIX. elmélet elektromágneses jelenségek (Maxwell elmélete) jött létre. Kiderült, hogy a Maxwell-egyenletek megváltoztathatja a megjelenésüket, amikor a galileai átalakulások átmenet egyik IRF a másikra. Volt egy kérdés, hogy hogyan befolyásolja egyenletes mozgás minden fizikai jelenség. A kutatók számára problémát jelentett a koordináció az elektromágnesesség és a mechanika elméletek.

A feladat nehéz volt, mert A klasszikus mechanika törvényei tökéletesen megerősítette széles körű jelenség (a statikus égi mechanika), csodálatos volt a gyakorlat, és módosítsa azt abszurdnak tűnt. Ezért sok a tudósok megpróbálták megépíteni egy elmélet elektrodinamika úgy, hogy az összhangban áll a klasszikus mechanika.

Szerint a Maxwell elmélete fény sebességgel halad 300.000 km / s. A kérdésre, amely a fény ilyen gyorsan? (Ha a repülőgép repül a szél irányát, a sebesség 100 km / h, és saját levegő sebessége 500 km / h, a repülőgép repül a Földhöz képest 600 km / h sebességgel).

Ami világos, hogy mozog egy c sebességgel. A válasz erre a kérdésre nem szereplő Maxwell elmélete vagy jungi elmélet. Ha a fény - hullám, és ha a hullám terjed a közegben mozog a fény sebesség c tekintetében a környezetre. Ezt a világító közeget nevezzük az étert. A vita vonatkozó luminiferous éter végére a XIX. Elértük különösen fontos. Érdeklődjön az éterben nőtt, amikor világossá vált, hogy Maxwell létre az elmélet sikeresnek bizonyultak, és látszólag arra utal, hogy az éter is megfigyelhető.

1905-ben Albert Einstein, elutasítva az éter hipotézist, javasolt egy külön (saját), a relativitáselmélet. alapján, amely lehetséges, hogy összekapcsolják a mechanika és az elektrodinamika. 1905-ben megjelent munkája „A elektrodinamika mozgó testek”. Ebben Einstein fogalmazott két elv (posztulátumai) a relativitáselmélet.

Feltételezem. minden a természet törvényei ugyanolyan formában az összes inerciális referencia rendszereket.

II posztulátum. fénysebesség vákuumban ugyanaz minden inerciális referencia rendszerek. Ez nem függ a forrás aránya az audio jelet a fényérzékelő sebességet.

Fogalmazzuk meg e posztulátumok, szükség van egy nagy tudományos bátorság, mert ezek nyilvánvalóan ellentétes a klasszikus fogalmát térben és időben.

Így a modern fizika van osztva:

a klasszikus mechanika, amely megvizsgálja a mozgás a makroszkopikus testek alacsony sebességek (v<
relativisztikus mechanika, hogy a tanulmányok a mozgás makroszkopikus objektumok nagy sebességgel (v
kvantummechanika, amely tanulmányozza a mozgást mikroszkopikus testek alacsony sebességek (v <
relativisztikus kvantumfizika, amely tanulmányozza a mozgást mikroszkopikus testek tetszőleges sebességgel (V e c).

Következményei posztulátumain SRT

1. Viszonylagossága egyidejűsége események

Úgy véljük, hogy az események az A és B pontok egy időben történtek, ha a fény által kibocsátott jelek őket, gyertek be egyidejűleg C pont félúton található a A és B pontok

Tegyük fel, hogy a C pont nyugalomban van képest a fotocella A és B, csatlakozik az oszcilloszkóp. Ha a lámpa világít, hogy jöjjön fénysorompó át egyidejűleg egy ideig, és az oszcilloszkópon képernyőn van egy csobbanás.

Hagyja fénysorompó oszcilloszkóp mozog egyenletesen v sebességgel balra, akkor a fény hullám a jobb izzó kellene menni a nagyobb távolság a fénysorompó (l + k), mint a hullám bal lámpa (l - s), ahol s = v Dt. Ez vezet az a tény, hogy a fény hullám a bal lámpa eléri a fotocella előtt a jobb oldalon, és két splash képernyő jelenik meg. Ezért a esemény egyidejű egy inerciális referencia rendszer nem egyidejű a másik keret, azaz a egyidejűsége események relatív.

2. A viszonylag kis mennyiségű időt

Ma délben indult, akár egy rakéta.
Repül sokkal gyorsabb a fénynél
És célja, hogy megérkezik reggel hét.
Tegnap *.
S. Marshak

Legyen K inerciális referencia rendszer nyugalmi állapotában, és a K0 referenciakeret képest elmozdulnak K rendszerben a v sebességgel.

Legyen az időintervallum két esemény között egy és ugyanazon a ponton K0 inerciális rendszerben. egyenlő t0.

Ezután közötti időintervallum a két esemény, a K lesz fejezhető ki:

Ez a hatás az idő tágulása a mozgó képkockák. Ha v <

Lassul az idő engedi, elvileg elvégzésére „egy utazás a jövőben.” Hagyja, űrhajó, mozgó v sebességgel a Földhöz képest, ez teszi a járatot Föld a csillagok és vissza. Abban az időben, t 0, a fény megy a Földről a csillagok:

Az a repülés időtartama az óra egy megfigyelő a földön:

Így öregszik ember a Földön idején a visszatérő űrhajósok. Órákon át, meg egy űrhajó, repülés kevesebb időt vesz igénybe:

Szerint a relativitás elve, mind a folyamatokat űrhajó, beleértve az öregedő űrhajósok fordulnak elő, ugyanúgy, mint a Földön, de nem földi korlátokat és határokat által megállapított hajót. Következésképpen, az idő az űrhajósok visszatér a Földre öregszik, csak a t idő 0.

Ha például, t0 = 500 S és V 2 / c 2 = 0,9999, a képlet alapján t = 1000,1 évben, t 0 = 14,1 év.

Az űrhajósok visszatértek a Földre a Földön 10 óra után évszázadokon át az indulás és öregszik mindössze 14,1 év.

3. A relatív távolság

A távolság nem abszolút mennyiségét, de függ a mozgási sebessége a test képest egy adott referencia-rendszer. Vegyünk két referencia képkocka.

L0 jelölik a hossza a rúd a referencia rendszer K0. amely ellen a rúd nyugszik. Ezután, az L hosszúság a rúd mért referencia képkocka K. képest, amelyben a pálca mozog v sebességgel. képlet határozza meg:

Rod hossza függ a referencia képkocka, amelyben mérjük. Ugyanez a bár különböző hosszúságú, különböző referencia-keret. Maximális hossza L0 rúd van egy vonatkoztatási rendszer, amelyben nyugszik. Azokban a rendszerekben, amelyek képest mozog a rúd, így a hossza kisebb, mint a nagyobb sebességet. Ha figyelembe vesszük a mozgó test csökken csak a hosszanti dimenzióban.

4. kiegészítés aránya SR

Klasszikus jog hozzáadás sebesség nem érvényes, mert ez ellentétes az állítás az állandóság, a fény sebessége vákuumban. Ha a vonat halad egy v sebességgel és az autó az irányt a vonat alkalmazza a fény hullám, a sebessége a Földhöz képest még mindig c. v helyett + c.

Vegyünk két referencia képkocka.

A rendszer K0 test sebességgel mozog v1. Ami a K rendszerben mozog a v2 sebesség. A törvény szerint a hozzáadott sebességek speciális relativitáselmélet:

Ha v <

Ha v1 = c sebessége v2 c. által előírt második tétel relativitás:

A figyelemre méltó tulajdonsága kívül törvény, hogy minden sebességnél v1 és v (nem c) a kapott sebesség v2 kevesebb, mint c. A mozgási sebessége a valós testek nagyobb, mint a fény sebessége lehetetlen. Tegyük fel, hogy két test egymás felé mozognak sebességgel 200 000 km / s, akkor a klasszikus sebesség vegyületképlet megkapjuk

v2 = 200,000 km / c + 200 000 km / c = 400,000 km / s, és a sebessége az adagolás jog SRT v2 = 277,000 km / s.

5. Newton relativisztikus formában

A klasszikus mechanika, alaptörvénye dinamika Newton második törvényét:

Ez a törvény felírható más formában történő változás lendület:

ahol p = m × v - lendületet a test.

Az alaptörvény és a relativisztikus mechanika rögzítik a korábbi formájában:

de most - a relativisztikus lendületet.

6. Az energiával és a tömeg

Einstein meghatározott alapvető képlet, kötési energia, tömeg és lendület a mozgó test. E 2 = p 2 C 2 + m 2 c 4.

Ebben a képletben közé relativisztikus energia és lendület:

A alapvető képlet kötődnie kell annak súlya nyugalmi energia E0:

Ez a képlet lehet írni az ellenkező irányba:

Ez a képlet lehetővé teszi, hogy lefordítani a változás az energia a kölcsönható szervek melegítéssel, a kémiai reakciók vagy radioaktív transzformációk egy ekvivalens változás a tömege szervek. Mivel az együttható 1/2 nagyon kicsi, a tömegek észrevehető változások csak nagyon magas energia változik. Amikor egy kémiai reakció vagy melegítésével a szervezetben normális körülmények között, az energia változás kicsi, így a tömeg változása található.

Kapcsolódó cikkek

előző ◈ a következő