Презентація "Теорія відносності"

+5
Попередній слайд
Наступний слайд


Завантажити презентацію "Теорія відносності"
Слайд #1
ЕЛЕМЕНТИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ


Слайд #2
Обмеженість механіки Ньютона
Уявлення про простір і час докорінно змінились внаслідок розвитку електродинаміки і фізики" великих швидкостей, яку називають релятивістською фізикою. У процесі вивчення явищ, у яких швидкість руху окремих тіл наближається до швидкості поширення світла с, встановлено, що закони класичної механіки для цих явищ не справджуються. Закони руху в релятивістській динаміці загальніші, а класичні закони Ньютона — це їх окремий випадок, коли швидкості руху V значно менші за швидкість світла (v « с).


Слайд #3
Спеціальна теорія відносності — це теорія, яка описує рух, закони механіки, просторово-часові співвідношення під час руху зі швидко­стями, близькими до швидкості світла (1905 рік)
Простір характеризує взаємне розташування тіл; простір однорідний, має три виміри; усі напрямки в просторі рівноправні
Час характеризує послідовність подій; час має один вимір; час однорідний та ізотропний
У межах спеціальної теорії відносності класична механіка Ньютона виконується під час руху зі швидкостями, набагато меншими за швидкість світла. Узагальнення СТВ для гравітаційних полів називається загальною теорією відносності


Слайд #4
система отсчета К1 связанна с кораблемсистема отсчета К, относительно которой корабль движется,
Два любых события в точках А и В, одновременные в системе К1 не одновременны в системе К


Слайд #5
Постулати спеціальної теорії відносності ,
на яких грунтується теорія, вперше сформулював в 1905 р. А. Ейнштейн.
(Принцип відносності Ейнштейна): Усі процеси в природі відбуваються однаково в будь-якій інерціальній системі; отже ніякими вимірюваннями, проведеними в інерціальній системі відліку неможливо виявити рух цієї системи.
(Сталість швидкості світла): Швидкість світла у вакуумі однакова для всіх інерціальних систем відліку. Вона не залежить ні від швидкості джерела, ні від швидкості приймача світлового випромінювання.


Слайд #6
Відносність одночасності
Оскільки миттєве передавання взаємодій і сигналів з однієї точки простору до іншої неможливе, то в теорії відносності не можна використовувати уявлення про абсолютний час, темп якого однаковий у різних інерціальних системах. Синхронізація годинників можлива лише за допомогою сигналу, який має граничну швидкість поширення. Скінченність швидкості поширення сигналу призводить до відносної одночасності просторово відокремлених подій: просторово відокремлені події, що одночасні в одній інерціальній системі відліку, не одночасні в будь-якій іншій системі відліку, що рухається відносно першої. При переході з однієї інерціальної системи в іншу може змінюватись послідовність подій у часі, але послідовність причинно-зв'язаних подій залишається незмінною в усіх системах відліку: наслідок настає завжди після причини.


Слайд #7
Швидкість світла у вакуумі є максимально можливою швидкістю передачі взаємодій: с = 299792458 м/с (у розрахунках с = 3 • 108 м/с).


Слайд #8
Відносність відстаней
Відстань між двома будь-якими точками простору — не абсолютна величина, вона залежить від швидкості руху тіла відносно даної системи відліку. Довжина стержня L в інерціальній системі відліку, відносно якої він рухається зі швидкістю V,
дорівнює
l0 — довжина тіла, нерухомого відносно даної системи,
І — довжина тіла, яке рухається відносно системи зі швидкістю и
Довжина стержня найбільша в системі відліку,відносно якої він нерухомий. Із формули випливає, що лінійні розміри тіла, яке рухається відносно певної інерціальної системи відліку,
скорочується в напрямі цього руху в


Слайд #9
При цьому поперечні розміри тіла не залежать від швидкості руху і однакові для всіх інерціальних систем відліку. Лоренцеве скорочення довжини — не вдаване. Воно виникає внаслідок кінематичного ефекту, у відповідності з постулатами спеціальної теорії відносності і не пов'язане з дією якихось сил, що нібито стискують тіло в напрямі його руху. Довжину тіла /0 в системі відліку, де воно нерухоме, називають власною довжиною. Якщо швидкість V наближається до с, то / прямує до нуля. Отже, з формули випливає неможливість досягнення швидкості, що дорівнює швидкості поширення світла у вакуумі.


Слайд #10
Відносність проміжків часу
Тривалість тієї самої події в різних інерціальних системах відліку неоднакова. Інтервал часу т, виміряний у системі, що рухається зі швидкістю V,

дорівнює де т0 — інтервал часу в нерухомій системі.

Отже, тривалість події, що відбувається в деякій точці простору, найменша в інерціальній системі, відносно якої ця точка нерухома. Отже, нерухомий спостерігач помічає сповільнення ритму процесів в рухомій системі відліку. Це сповільнення пояснює відомий результат: мезони, утворені у верхніх шарах атмосфери, встигають пролетіти не 1 км, а десятки кілометрів внаслідок сповільнення часу в рухомих системах.


Слайд #11
Релятивістський закон додавання швидкостей
Закон додавання швидкостей в класичній механіці не справджується для рухів зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Релятивістський закон додавання швидкостей, напрямлених вздовж однієї прямої,
виражається формулою
V1 – швидкість тіла відносно однієї інерціальної системи,
V2 — швидкість того ж тіла відносно другої інерціальної системи,
V — швидкість руху цих систем відліку одна відносно одної.
Якщо V«с і V1«с, то маємо класичний закон додавання швидкостей: V2= V1 + V. Якщо V = с і V1 = с, то V2 = с, що відповідає другому постулату.


Слайд #12
Залежність маси від швидкості
Маса тіла m, яку вимірюють в інерціальній системі що рухається відносно цього тіла зі швидкістю V ,
дорівнює
де т0 - маса тіла в стані спокою.
Маса тіла, що рухається, більша за масу нерухомого тіла. Якщо V —> с, то маса тіла необмежено зростає. Тому ніякі сили не можуть збільшити швидкість тіла, що має масу спокою т0 ≠ 0,
до значення V = с.


Слайд #13
Зв'язок між масою та енергією
Енергія рухомого тіла Під час руху тіла зі швидкстю, близькою до швидкості світла, його енергія зростає

Якщо V = 0, то енергія тіла дорівнює енергії спокою:
Енергію спокою має будь-яке тіло, завдяки самому факту його існування.
При збільшенні енергії будь-якої нерухомої системи на ∆Е, її
маса зростає на


Слайд #14
∆m= m2 -m1 - дефект мас – показує на скільки m, якщо тіло віддало енергію ∆Е, і навпаки.
Енергія ядра менша за енергію, що відповідає сумі мас нуклонів, які утворюють ядро, оскільки при поділі ядра на нуклони потрібно виконати велику додатню роботу проти ядерних сил.


Слайд #15
Наслідки постулатів відносності
1. Дві події, розділені в просторі, відбуваються в одній системі одночасно, а в іншій — ні
Відносно ДВОХ ГОДИННИКІВ, один з яких розташований на носі, а інший — на кормі корабля, подія (спалах) відбувається неодночасно. Годинники А та Б синхронізовані та знаходяться на однаковій відстані від джерела світла, яке знаходиться на рівній відстані між годинниками. Світло поширюється з однаковою швидкістю в усіх напрямках, але годинники фіксують спалах у різні оменти часу
2. Розміри тіл зменшуються в напрямку руху
І0 — довжина тіла, нерухомого відносно даної системи,
І — довжина тіла, яке рухається відносно системи зі швидкістю v


Слайд #16
Наслідки постулатів відносності
3. Проміжки часу зростають, час уповільнюється
t0 — інтервал часу, який вимірюється
годинником, що знаходиться всередині системи та не рухається відносно неї,
t — інтервал часу між подіями, виміряний рухомим годинником
4. Релятивістський закон додавання швидкостей (швидкості спрямовані уздовж однієї прямої в одному напрямку)
v1 — швидкість тіла в рухомій системі,
v2 — швидкість рухомої системи відносно нерухомої,
v— швидкість тіла в нерухомій системі. Класичний закон додавання швидкостей:
v= v1+ v2


Слайд #17
Маса тіла, що рухається, більша за масу нерухомого тіла.
m0 - маса тіла, нерухомого відносно даної системи,
m — маса тіла, яке рухається відносно системи зі швидкістю v
Згідно з законами класичної фізики, маса тіла - величина незмінна. II закон Ньютона в імпульсній формі має вигляд:
∆p=F ∆t або ∆p=m ∆v
Якщо v близька до с, то виконується основний закон динаміки для релятивістських швидкостей:
Енергія спокою.
Будь-яке тіло має енергію спокою завдяки факту свого існування
Енергія тіла складається з енергії спокою та кінетичної енергії тіла