Презентація "Спеціальна теорія відносності"

Елементи спеціальної теорії відносності..

План1. Основні положення СТВ.2. Відносність одночасності подій.3. Закон взаємозв’язку маси і енергії.4. Релятивістський закон додавання швидкостей.

Класична механіка. Простір тривимірний і одномірний час. Зворотність простору і незворотність часу. Однорідність простору і часу (усі точки простору рівноправні і проміжки часу)Ізотропність простору (однаковість властивостей в усіх напрямках)Абсолютність простору і часу. ХІХ-ХХ ст.

В основі класичної механіки – принцип відносності Галілея. Будь-які механічні процеси в будь-якій інерційній СВ відбуваються однаково. Ніякими механічними дослідами не можна встановити, чи тіло перебуває в стані спокою чи в стані руху.

Закон додавання швидкостей

Суперечності між електродинамікою та механікою. За законами електродинаміки швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі однакова по всіх напрямах і дорівнює с = 3108 м/с. Але відповідно до ньютонівської механіки швидкість може дорівнювати с тільки у вибраній системі відліку. У будь-якій іншій, яка рухається зі швидкістю , швидкість світла повинна змінюватися

Поєднання непоєднуваного. Усі суперечності були блискуче розв’язані 26-річним Альбертом Ейнштейном, який видав невелику, всього на 30 сторінок, роботу під назвою «До електродинаміки рухомих середовищ». У ній Ейнштейн без жодного нового експерименту, проаналізувавши й узагальнивши уже відомі дослідні факти, вперше виклав ідеї теорії відносності.

«Коли Ви годину знаходитеся в товаристві симпатичної дівчини, вам здається, що пройшла тільки хвилина; але коли ви хвилину сидите на гарячій плиті, вам здається, що пройшла ціла година. Ось це і є відносність.»У 1905 р. учений видав основні ідеї спеціальної теорії відносності.

Постулати теорії відносності1) Принцип відносності:усі фізичні явища протікають однаково в усіх інерціальних системах відліку.2) Принцип сталості швидкості світла: В усіх інерціальних системах відліку швидкість світла у вакуумі однакова (300 000 км/с) і не залежить ні від швидкості джерела, ні від швидкості приймача.

Спеціальна теорія відносності (СТВ) – фізична теорія, що розглядає просторово-часові закономірності, справедливі для будь-яких фізичних процесів. СТВ стала фундаментом сучасної механіки, яка дістала назву «Релятивістська механіка». Закони класичної механіки працюють коли швидкості руху тіла << швидкості світла. Закони релятивістської механіки працюють коли швидкості руху тіла ≈ швидкості світла

2. Відносність одночасності подій

Висновок:дві події, які відбуваються в різних точках простору і є одночасними в одній системі відліку, не будуть одночасними в інших. ВІДЕО 1

Наслідки постулатів СТВ

Відносність часу- тривалість самої події в різних інерціальних системах відліку неоднакова. ∆τ0 – інтервал часу в нерухомій системі.∆ τ – інтервал часу виміряний у системі, що рухається зі швидкістю υ.υ – швидкість руху корабля (м/с). c – швидкість світла.

Відносність часу. Годинник на борту космічного корабля, що рухається, йде повільніше, ніж годинник, що перебуває у стані спокою. ВІДЕО 2

Відносність довжиниl0 – довжина нерухомого предмета, м.l – довжина рухомого предмета, м.υ – швидкість руху корабля (м/с).c – швидкість світла.- відстань між двома будь-якими точками простору – не абсолютна величина, вона залежить від швидкості руху тіла відносно даної системи відліку.

Приклад задачіРозв`язок: Відповідь: 60 метрів. Довжина космічного корабля відносно нерухомого земного спостерігача, 100 м. Яким стане його довжина при русі зі швидкістю 0,8 швидкості світла с ?

3. Закон взаємозв’язку маси і енергії. А. Ейнштейн встановив співвідношення між масою і повною енергією тіла:де Е – енергія (Дж, е. В); c = 3∙108м/с; m – маса (кг). Ця знаменита формула взаємозв’язку маси та енергії є універсальною щодо будь-яких видів енергії.

4. Релятивістський закон додавання швидкостей. Він набуває вигляду класичного, коли швидкості набагато менші від швидкості світла

Розв`яжи задачу. Синхрофазоторон дає пучок протонів, швидкість яких дорівнює 0,99с. Знайти: зменшення розмірів протонів 𝑙𝑙0 у напрямі їх руху; час 𝜏0 , з точки зору земного спостерігача, який відповідає проміжку часу в 1с, виміряному годинником, зв’язаним з протоном.