SRT Szczególna teoria względności (STR) to teoria opisująca ruch, prawa mechaniki i zależności czasoprzestrzenne przy dowolnych prędkościach ruchu mniejszych od prędkości światła w próżni, w tym także bliskich prędkości światła. W ramach szczególnej teorii względności klasyczna mechanika Newtona jest przybliżeniem małych prędkości. Uogólnienie SRT dla pól grawitacyjnych nazywa się ogólną teorią względności. Odchylenia przebiegu procesów fizycznych od przewidywań mechaniki klasycznej opisanych w szczególnej teorii względności nazywane są efektami relatywistycznymi, a prędkości, przy których efekty te stają się znaczące, nazywane są prędkościami relatywistycznymi.

Z historii stacji paliw. Szczególna teoria względności powstała na początku XX wieku dzięki wysiłkom G. A. Lorentza, A. Poincaré, A. Einsteina i innych naukowców. Podstawą eksperymentalną do stworzenia SRT był eksperyment Michelsona. Jego wyniki były nieoczekiwane dla fizyki klasycznej swoich czasów: niezależność prędkości światła od kierunku (izotropia) i ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca. Próba interpretacji tego wyniku na początku XX wieku zaowocowała rewizją klasycznych koncepcji i doprowadziła do powstania szczególnej teorii względności.

Podczas poruszania się z prędkością bliską prędkości światła zmieniają się prawa dynamiki. Drugie prawo Newtona, dotyczące siły i przyspieszenia, należy zmodyfikować dla ciał o prędkościach bliskich prędkości światła. Ponadto wyrażenie na pęd i energię kinetyczną ciała ma bardziej złożoną zależność od prędkości niż w przypadku nierelatywistycznym. Podczas poruszania się z prędkością bliską prędkości światła zmieniają się prawa dynamiki. Drugie prawo Newtona, dotyczące siły i przyspieszenia, należy zmodyfikować dla ciał o prędkościach bliskich prędkości światła. Ponadto wyrażenie na pęd i energię kinetyczną ciała ma bardziej złożoną zależność od prędkości niż w przypadku nierelatywistycznym.

Podstawowe pojęcia SRT. Układ odniesienia reprezentuje pewne ciało materialne wybrane jako początek tego układu, sposób określania położenia obiektów względem początku układu odniesienia oraz sposób pomiaru czasu. Zwykle rozróżnia się systemy odniesienia i układy współrzędnych. Dodanie procedury pomiaru czasu do układu współrzędnych „przekształca” go w układ odniesienia. Inercyjny układ odniesienia (IRS) to układ, względem którego obiekt niepodlegający wpływom zewnętrznym porusza się równomiernie i prostoliniowo. Zdarzenie to dowolny proces fizyczny, który można zlokalizować w przestrzeni i który trwa bardzo krótko. Innymi słowy, zdarzenie jest całkowicie scharakteryzowane przez współrzędne (x, y, z) i czas t.

1 zasada względności. Wszystkie prawa natury są niezmienne przy przejściu z jednego inercjalnego układu odniesienia do drugiego (postępują identycznie we wszystkich inercjalnych układach odniesienia). Oznacza to, że we wszystkich układach inercjalnych prawa fizyczne (nie tylko mechaniczne) mają tę samą postać. Tym samym zasada względności mechaniki klasycznej zostaje uogólniona na wszystkie procesy w przyrodzie, w tym elektromagnetyczne. Ta uogólniona zasada nazywa się zasadą względności Einsteina.

2 zasada względności. Prędkość światła w próżni nie zależy od prędkości ruchu źródła światła lub obserwatora i jest taka sama we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. Prędkość światła zajmuje w SRT szczególne miejsce. Jest to maksymalna prędkość transmisji interakcji i sygnałów z jednego punktu w przestrzeni do drugiego.

STO.

SRT pozwoliła rozwiązać wszystkie problemy fizyki „przedeinsteinowskiej” i wyjaśnić „sprzeczne” wyniki znanych wówczas eksperymentów z zakresu elektrodynamiki i optyki. Następnie STR został wsparty danymi eksperymentalnymi uzyskanymi z badania ruchu szybkich cząstek w akceleratorach, procesów atomowych, reakcji jądrowych itp.<< c) переходят в формулы преобразования Галилея. Таким образом, новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Ньютона, а только уточнила пределы ее применимости. Такая взаимосвязь между старой и новой, более общей теорией, включающей старую теорию как предельный случай, носит название принципа соответствия.

Wyjaśnienie sprzeczności. Aby zastąpić transformacje Galileusza, STR zaproponował inne wzory transformacji przy przechodzeniu z jednego układu inercjalnego do drugiego - tzw. transformacje Lorentza, które przy prędkościach ruchu bliskich prędkości światła pozwalają wyjaśnić wszystkie efekty relatywistyczne, a przy małych prędkościach ( υ

Dzięki naszym gotowym prezentacjom z fizyki złożone tematy lekcji stają się proste, interesujące i łatwe do zrozumienia. Większości eksperymentów nauczanych na lekcjach fizyki nie da się przeprowadzić w normalnych warunkach szkolnych; takie eksperymenty można zademonstrować za pomocą prezentacji z fizyki. W tej części serwisu można pobrać gotowe prezentacje z fizyki dla klas 7, 8, 9, 10, 11, a także prezentacje-wykłady i prezentacje-seminaria z fizyki dla studentów.

1 z 35

Prezentacja na temat:

Slajd nr 1

Opis slajdu:

Slajd nr 2

Opis slajdu:

Spis treści 1. Narodziny teorii 2. Zasada względności 3. Przekształcenia Galileusza 4. Przekształcenia Lorentza 5. Szczególna teoria względności 6. Powstanie SRT 7. Teoria relatywistyczna 8. Postulaty Einsteina 9. Istota SRT 10. Konsekwencje SRT 10.1. „Pociąg Einsteina” 10.2. „Paradoks bliźniaczy” 11. Elementy dynamiki relatywistycznej 12. Ogólna teoria względności 13. Podstawowe zasady ogólnej teorii względności 12.1. Potrzeba relatywistycznej teorii grawitacji 12.2. Zasada równości mas grawitacyjnych i bezwładnych 12.3. Czasoprzestrzeń GTR i silna zasada równoważności 14. Równania Einsteina 15. Główne konsekwencje GTR 16. Problemy GTR 16.1. Problem energii 16.2. Ogólna teoria względności i fizyka kwantowa 17. Eksperymenty potwierdzające ogólną teorię względności

Slajd nr 3

Opis slajdu:

Narodziny teorii Wielki niemiecki fizyk Albert Einstein (1879-1955) mieszkał do 1933 roku w Niemczech, następnie w USA. Członek wielu akademii nauk, członek honorowy Akademii Nauk ZSRR, laureat Nagrody Nobla 1921. Wybitnym wkładem Einsteina w naukę było stworzenie teorii względności. W 1905 r opublikował w niemal kompletnej formie szczególną lub częściową teorię względności

Slajd nr 4

Opis slajdu:

Slajd nr 5

Opis slajdu:

Zasada względności G. Galileo ustaliła, że ​​wszystkie zjawiska mechaniczne w różnych układach inercjalnych przebiegają w ten sam sposób, tj. żadne eksperymenty mechaniczne przeprowadzane „wewnątrz” danego układu inercjalnego nie są w stanie ustalić, czy układ ten jest w spoczynku, czy też porusza się prostoliniowo i jednostajnie. Stanowisko to nazywa się zasadą względności Galileusza. Zasada względności Galileusza jest uogólnieniem wielu eksperymentów. Zgodnie z zasadą Galileusza wszystkie układy odniesienia, które poruszają się ruchem jednostajnym i prostoliniowym względem układu inercyjnego, są również inercyjne. Układ poruszający się z przyspieszeniem względem układu inercjalnego nazywa się nieinercyjnym.

Slajd nr 6

Opis slajdu:

Transformacje Galileusza Na wypadek konieczności opisania ruchu ciała w innym układzie odniesienia znajdziemy wzory na transformację współrzędnych przy przejściu z jednego inercjalnego układu odniesienia do drugiego. Załóżmy, że układ inercjalny K’ porusza się z prędkością v wzdłuż osi OX względem innego układu inercjalnego K. Dla uproszczenia przyjmujemy, że osie współrzędnych układów K i K’ w początkowej chwili czasu t=t’ =0 zbiegło się. Załóżmy, że punkt materialny P znajduje się w spoczynku względem układu K. Jego położenie w układzie K charakteryzuje wektor promienia r lub współrzędne x, y, z. W stosunku do układu K’ punkt ten porusza się, a jego położenie w układzie K’ charakteryzuje się wektorem promienia r’ lub współrzędnymi x’, y’, z’. Czas w obu inercjalnych układach odniesienia K i K' płynie identycznie, zegary są zsynchronizowane, tj. t=t'.

Slajd nr 7

Opis slajdu:

Zależność między wektorami promieni r' i r tego samego punktu P w układach K i K' ma postać Zależność tę można zapisać dla każdej ze współrzędnych kartezjańskich. Biorąc pod uwagę fakt, że t=t´, otrzymujemy: Równania te nazywane są bezpośrednimi transformacjami Galileusza. Jeżeli punkt materialny P jest nieruchomy w układzie K´, to równanie jego ruchu w układzie K można zapisać za pomocą odwrotnych transformacji Galileusza: r = r´ + vt,

Slajd nr 8

Opis slajdu:

Slajd nr 9

Opis slajdu:

Transformacje Galileusza opierają się na założeniu, że synchronizacja zegara odbywa się za pomocą sygnałów o natychmiastowej propagacji. Jednak takie sygnały w rzeczywistości nie istnieją. Istnienie górnej granicy prędkości propagacji sygnałów doprowadziło do powstania innych wzorów transformacji, które pozwalają, wykorzystując współrzędne i czas dowolnego zdarzenia znajdującego się w pewnym układzie inercjalnym K, znaleźć współrzędne tego samego zdarzenia w dowolnym innym układzie inercjalnym układ K’, poruszający się względem K w kierunku osi x prostoliniowo i równomiernie z prędkością v:

Slajd nr 10

Opis slajdu:

Z transformacji Lorentza wynika szereg konsekwencji. W szczególności implikują relatywistyczny efekt dylatacji czasu i skrócenia długości Lorentza. Niech np. w pewnym punkcie x" układu K" zachodzi proces o czasie trwania τ0 = t"2 – t"1 (czas właściwy), gdzie t"1 i t'2 są wskazaniami zegara w K" w początek i koniec procesu. Czas trwania τ tego procesu w układzie K będzie równy. Można wykazać, że relatywistyczna redukcja długości wynika z transformacji Lorentza.

Slajd nr 11

Opis slajdu:

W w<<с преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея. Теория относительности не отвергает преобразования Галилея, а включает их как частный случай, справедливый при малых V. Из преобразований Лоренца следует, что скорость V не может быть равна или больше скорости света C, так как подкоренное выражение при V=C обращается в нуль, а при V>C jest ujemne i transformacje Lorentza tracą swoje fizyczne znaczenie

Slajd nr 12

Opis slajdu:

Szczególna teoria względności Specjalna teoria względności (SRT), częściowa teoria względności - teoria, która zastąpiła mechanikę Newtona w opisie ruchu ciał z prędkościami bliskimi prędkości światła. Przy małych prędkościach różnice pomiędzy wynikami SRT i mechaniki Newtona stają się nieistotne.

Slajd nr 13

Opis slajdu:

Powstanie SRT Szczególna teoria względności powstała na początku XX wieku dzięki staraniom G. A. Lorentza, A. Poincarégo i A. Einsteina. Kwestia pierwszeństwa w tworzeniu STR jest dyskusyjna: główne założenia i kompletny aparat matematyczny teorii, w tym grupowe właściwości przekształceń Lorentza, po raz pierwszy sformułował w formie abstrakcyjnej A. Poincaré w pracy „O dynamice układu elektron” w oparciu o wcześniejsze wyniki G. A. Lorentza, a jednoznaczne abstrakcyjne wyprowadzenie podstawy teorii – przekształceń Lorentza, z minimum założeń wyjściowych podał A. Einstein w niemal jednoczesnej pracy „O elektrodynamice ośrodków ruchomych ”. W anglojęzycznej Wikipedii znajduje się osobny artykuł na ten temat

Slajd nr 14

Opis slajdu:

W 1905 roku Einstein opublikował artykuł „O elektrodynamice ciał ruchomych”, w którym sformułował główne postanowienia swojej teorii relatywistycznej – szczególnej teorii względności. Teoria ta, biorąc pod uwagę, że wszystkie inercyjne układy współrzędnych są całkowicie równe zarówno pod względem zjawisk mechanicznych, jak i elektromagnetycznych, a prędkość światła jest niezmienna we wszystkich inercjalnych układach odniesienia, rozwiązała sprzeczności fizyki klasycznej, zawierając nowe spojrzenie na przestrzeń i czas. Einstein przedstawił dwa postulaty jako podstawę szczególnej teorii względności: 1. Zasada względności Einsteina. Równania wyrażające prawa natury są niezmienne (niezmienne) w odniesieniu do transformacji współrzędnych i czasu z jednego inercjalnego układu odniesienia do drugiego. 2. Zasada stałości prędkości światła. Prędkość światła w próżni jest taka sama we wszystkich inercjalnych układach odniesienia i nie zależy od ruchu źródła lub odbiornika światła. Prędkość światła w próżni jest zawsze stała i wynosi 300 000 km/s; jest to maksymalna prędkość propagacji dowolnego sygnału.

Slajd nr 15

Opis slajdu:

Postulaty Einsteina STR opierają się na dwóch postulatach, które są uogólnieniami praw ustalonych eksperymentalnie. W dowolnych inercjalnych układach odniesienia wszystkie zjawiska fizyczne przebiegają w ten sam sposób (zasada względności Einsteina). Zasada względności Einsteina jest uogólnieniem zasady względności Galileusza, która stwierdza identyczność zjawisk mechanicznych we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. 2. Prędkość światła nie zależy od prędkości źródła we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. Sformułowanie drugiego postulatu można szerzej: „Prędkość światła jest stała we wszystkich inercjalnych układach odniesienia”. Eksperymentalna weryfikacja postulatów STW jest w pewnym stopniu skomplikowana przez problemy filozoficzne: możliwość napisania równań dowolnego układu. teorii w postaci niezmienniczej, niezależnie od jej zawartości fizycznej oraz trudność interpretacji pojęć „długość”, „czas” i „inercjalny układ odniesienia” w warunkach efektów relatywistycznych.

Slajd nr 16

Opis slajdu:

Istota SRT Konsekwencją postulatów SRT są transformacje Lorentza, które zastępują transformacje Galileusza na rzecz ruchu nierelatywistycznego, „klasycznego”. Transformacje te łączą współrzędne i czasy tych samych zdarzeń obserwowanych z różnych inercyjnych układów odniesienia. Szczególna teoria względności uzyskała liczne potwierdzenia eksperymentalne i jest teorią bezwarunkowo poprawną w swoim zakresie stosowalności. Szczególna teoria względności przestaje działać w skali całego Wszechświata, a także w przypadkach silnych pól grawitacyjnych, gdzie zostaje zastąpiona teorią bardziej ogólną - ogólną teorią względności. Szczególna teoria względności ma zastosowanie również w mikroświecie; jej synteza z mechaniką kwantową to kwantowa teoria pola.

Slajd nr 17

Opis slajdu:

Konsekwencje SRT Do końca XIX wieku. rozwój fizyki doprowadził do świadomości sprzeczności i niezgodności trzech podstawowych założeń mechaniki klasycznej: prędkość światła w pustej przestrzeni jest zawsze stała, niezależnie od ruchu źródła lub odbiornika światła; w dwóch układach współrzędnych poruszających się względem siebie prostoliniowo i równomiernie, wszystkie prawa natury są dokładnie takie same i nie ma możliwości wykrycia ruchu absolutnego prostoliniowego i jednostajnego (zasada względności); współrzędne i prędkości są przekształcane z jednego układu inercjalnego na drugi zgodnie z klasycznymi transformacjami Galileusza. Albert Einstein zilustrował te sprzeczności eksperymentem myślowym zatytułowanym „Pociąg Einsteina”:

Slajd nr 18

Opis slajdu:

Wyobraźmy sobie obserwatora jadącego pociągiem i mierzącego prędkość światła emitowanego w kierunku pociągu przez znajdujące się na poboczu latarnie uliczne, czyli tzw. poruszający się z prędkością c w układzie odniesienia – tor kolejowy, po którym porusza się pociąg z prędkością v. Jaka jest prędkość światła względem poruszającego się wagonu? Jest to równe w = c-v. Te. Okazuje się, że prędkość światła jest różna w zależności od różnych inercyjnych układów odniesienia, którymi w tym przypadku są tor kolejowy i jadący wagon. A to z jednej strony jest sprzeczne z zasadą względności, zgodnie z którą procesy fizyczne zachodzą jednakowo we wszystkich inercjalnych układach odniesienia; natomiast do pozycji o stałej prędkości światła, bo Niezawodnie udowodniono już, że prędkość światła nie zależy od prędkości źródła światła i jest taka sama we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. Jest skończona i stanowi graniczną prędkość propagacji dowolnego sygnału.”

Slajd nr 19

Opis slajdu:

„Paradoks Bliźniąt” Ze szczególnej teorii względności wynika nie tylko względność jednoczesności dwóch zdarzeń zachodzących w różnych punktach przestrzeni, ale także względność pomiarów długości i odstępów czasu dokonywanych w różnych poruszających się względem siebie układach odniesienia Inny. Oznacza to, że odległość między dwoma punktami materialnymi (długość ciała) i czas trwania procesów zachodzących w ciele nie są wartościami bezwzględnymi, ale względnymi. Zbliżając się do prędkości światła, czas zwalnia, wszystkie procesy zachodzące w ustroju, w tym organizmy żywe, zwalniają, zmieniają się - zmniejszają się podłużne (wzdłuż ruchu) wymiary ciał. Przykładem w tym zakresie jest „paradoks bliźniaków”. Z dwóch bliźniaków astronauta, który powrócił na Ziemię, będzie młodszy od swojego brata, który pozostał na Ziemi, ponieważ na statku kosmicznym poruszającym się z ogromną prędkością tempo czasu zwalnia i wszystkie procesy zachodzą wolniej niż na Ziemi. Paradoks bliźniąt został potwierdzony eksperymentalnie. Jednakże efekty dylatacji czasu są bardzo małe (v0/s<<1), и мы пока не умеем их практически использовать.

Slajd nr 20

Opis slajdu:

Podobnie jak w przypadku mechaniki kwantowej, wiele przewidywań teorii względności jest sprzecznych z intuicją, wydaje się niewiarygodnych i niemożliwych. Nie oznacza to jednak, że teoria względności jest błędna. W rzeczywistości sposób, w jaki widzimy (lub chcemy widzieć) otaczający nas świat, a tym, jaki jest w rzeczywistości, może się bardzo różnić. Od ponad wieku naukowcy na całym świecie próbują obalić teorię SRT. Żadna z tych prób nie znalazła najmniejszego błędu w teorii. O matematycznej poprawności teorii świadczy ścisła forma matematyczna i przejrzystość wszystkich sformułowań. O tym, że SRT naprawdę opisuje nasz świat, świadczy ogromne doświadczenie eksperymentalne. Wiele konsekwencji tej teorii znajduje zastosowanie w praktyce. Jest oczywiste, że wszelkie próby obalenia STR są skazane na niepowodzenie, choćby dlatego, że sama teoria opiera się na trzech postulatach Galileusza (które są nieco rozbudowane), na podstawie których zbudowano mechanikę Newtona, a także na postulatie dodatkowym o stałości prędkości światła we wszystkich układach odniesienia. Cała czwórka nie budzi żadnych wątpliwości. Co więcej, dokładność ich weryfikacji jest na tyle duża, że ​​stałość prędkości światła jest podstawą definicji metra – jednostki długości, w wyniku której prędkość światła staje się automatycznie stała w przypadku wykonywania pomiarów zgodnie z wymaganiami metrologicznymi.

Slajd nr 21

Opis slajdu:

Elementy dynamiki relatywistycznej Wszystkie równania opisujące prawa natury muszą być niezmiennicze w obliczu transformacji Lorentza. Do czasu powstania STR istniała już teoria spełniająca ten warunek – jest to elektrodynamika Maxwella. Równania mechaniki klasycznej Newtona okazały się jednak niezmiennicze w warunkach transformacji Lorentza, dlatego SRT wymagało rewizji i wyjaśnienia praw mechaniki. Einstein oparł tę rewizję na wymogach spełnialności prawa zachowania pędu i prawa zachowania energii w układach zamkniętych. Aby zasada zachowania pędu była spełniona we wszystkich inercjalnych układach odniesienia, konieczna okazała się zmiana definicji pędu ciała. Zamiast klasycznego pędu w STW, relatywistyczny pęd ciała o masie m poruszającego się z prędkością zapisuje się w postaci

Slajd nr 22

Opis slajdu:

Relatywistyczny pęd ciała można uznać za iloczyn relatywistycznej masy ciała i prędkości jego ruchu. Relatywistyczna masa m ciała rośnie wraz ze wzrostem prędkości zgodnie z prawem, gdzie m jest masą spoczynkową ciała, V jest prędkością jego ruchu. Kiedy wyrażenie na pęd staje się tym, które stosuje się w mechanice Newtona, gdzie m jest rozumiane jako masa spoczynkowa (m=mo), ponieważ gdy różnica między m i mo jest nieznaczna

Slajd nr 23

Opis slajdu:

Prawo proporcjonalności masy i energii jest jednym z najważniejszych wniosków SRT. Masa i energia to różne właściwości materii. Masa ciała charakteryzuje jego bezwładność, a także zdolność ciała do wchodzenia w interakcję grawitacyjną z innymi ciałami. Najważniejszą właściwością energii jest jej zdolność do przekształcania się z jednej formy w drugą w równoważnych ilościach podczas różnych procesów fizycznych - taka jest treść prawa zachowania energii. Proporcjonalność masy i energii jest wyrazem wewnętrznej istoty materii. Wzór Einsteina wyraża podstawowe prawo natury, które powszechnie nazywane jest prawem związku masy i energii. dla cząstek w spoczynku (p = 0) E = E0 = mc2 Cząstki takie nazywane są bezmasowymi. W przypadku cząstek bezmasowych związek między energią a pędem wyraża się prostą zależnością

Slajd nr 24

Opis slajdu:

Ogólna teoria względności W latach 1907-1916. powstała ogólna teoria względności, która łączy współczesną naukę o przestrzeni i czasie z teorią grawitacji. Ze względu na skalę rewolucji, jakiej dokonał Einstein w fizyce, często porównuje się go do Newtona. Ogólna teoria względności (GTR) jest fizyczną teorią czasoprzestrzeni i grawitacji, opartą na eksperymentalnej zasadzie równoważności mas grawitacyjnych i bezwładnościowych oraz założeniu liniowej zależności pomiędzy masą a wywoływanymi przez nią efektami grawitacyjnymi.

Slajd nr 25

Opis slajdu:

Podstawowe zasady ogólnej teorii względności Potrzeba relatywistycznej teorii grawitacji Newtonowska teoria grawitacji opiera się na pojęciu grawitacji, która jest siłą dalekiego zasięgu - działa natychmiastowo w każdej odległości. Ten natychmiastowy charakter działania jest niezgodny z paradygmatem pola współczesnej fizyki, a w szczególności ze szczególną teorią względności, wyprowadzoną przez Einsteina, Poincaré i Lorentza w 1905 roku. Rzeczywiście, zgodnie z tą teorią żadna informacja nie może rozprzestrzeniać się szybciej niż prędkość światła w próżni. Kierując się zasadą niezmienności praw natury, której uniwersalność przyjął Einstein, naukowcy rozpoczęli „poszukiwanie Świętego Graala” – teorii grawitacji, która byłaby z nią zgodna. Efektem tych poszukiwań była ogólna teoria względności, oparta na zasadzie identyczności masy grawitacyjnej i bezwładnościowej.

Slajd nr 26

Opis slajdu:

Zasada równości mas grawitacyjnych i bezwładnych W mechanice klasycznej Newtona istnieją dwie koncepcje masy: pierwsza odnosi się do drugiego prawa Newtona, a druga do prawa powszechnego ciążenia. Pierwsza masa - bezwładna (lub inercyjna) - to stosunek siły niegrawitacyjnej działającej na ciało do jego przyspieszenia. Druga masa - grawitacyjna (lub, jak to się czasem nazywa, ciężka) - określa siłę przyciągania ciała przez inne ciała i własną siłę przyciągania. Ogólnie rzecz biorąc, te dwie masy są mierzone, jak widać z opisu, w różnych eksperymentach, a zatem wcale nie muszą być względem siebie proporcjonalne. Ich ścisła proporcjonalność pozwala mówić o pojedynczej masie ciała zarówno w oddziaływaniach niegrawitacyjnych, jak i grawitacyjnych. Poprzez odpowiedni dobór jednostek masy te można sobie zrównać. Czasami zasadę równości mas grawitacyjnych i bezwładności nazywa się zasadą słabej równoważności. Albert Einstein oparł je na ogólnej teorii względności.

Slajd nr 27

Opis slajdu:

Czasoprzestrzeń GR i silna zasada równoważności Często błędnie uważa się, że podstawą ogólnej teorii względności jest zasada równoważności pola grawitacyjnego i inercyjnego, którą zwykle formułuje się w następujący sposób: „Wystarczająco mały układ fizyczny położony w polu grawitacyjnym jest nie do odróżnienia w zachowaniu od tego samego układu znajdującego się w przyspieszonym (względem inercjalnego układu odniesienia) układzie odniesienia, zanurzonym w płaskiej czasoprzestrzeni szczególnej teorii względności.” Czasami tę samą zasadę postuluje się jako „lokalną ważność szczególnej teorii względności” lub nazywa się „zasadą silnej równoważności”.

Slajd nr 28

Opis slajdu:

Historycznie rzecz biorąc, zasada ta odegrała naprawdę dużą rolę w rozwoju ogólnej teorii względności i została wykorzystana przez Einsteina w jej rozwoju. Jednak w najbardziej ostatecznej formie teorii faktycznie nie jest ona zawarta, gdyż czasoprzestrzeń zarówno w przyspieszonym, jak i w pierwotnym układzie odniesienia w szczególnej teorii względności jest nie zakrzywiona - płaska, a w ogólnej teorii teorii względności jest zakrzywiony przez dowolne ciało i to właśnie jego zakrzywienie powoduje przyciąganie grawitacyjne pomiędzy ciałami. Podobnie nazwa „ogólna teoria względności” nie jest do końca poprawna. Jest to tylko jedna z wielu teorii grawitacji rozważanych obecnie przez fizyków, podczas gdy szczególna teoria względności jest praktycznie powszechnie akceptowana przez społeczność naukową i stanowi kamień węgielny podstaw współczesnej fizyki

Slajd nr 29

Opis slajdu:

Znaczenie GTR dla współczesnego fizycznego obrazu świata Jeśli SRT łączy przestrzeń i czas, to GRT ustanawia trójjedyne połączenie: czasoprzestrzeń i materia. Istotę tego związku wyjaśnił sam Einstein: „Kiedyś wierzono, że jeśli z Wszechświata zniknie cała materia, wówczas przestrzeń i czas zostaną zachowane; teoria względności stwierdza, że ​​wraz z materią zniknie zarówno przestrzeń, jak i czas.” Teoria względności całkowicie porzuca istniejące w fizyce klasycznej pojęcia przestrzeni, czasu i materii. Nie tylko wszelkie pomiary w przestrzeni i czasie są względne (ponieważ zależą od ruchu obserwatora), ale także sama struktura czasoprzestrzeni, która jest zdeterminowana rozmieszczeniem materii we Wszechświecie. A ponieważ materia jest rozmieszczona nierównomiernie we Wszechświecie, przestrzeń jest zakrzywiona, a czas płynie z różną prędkością w różnych częściach Wszechświata.

Opis slajdu:

Problemy Ogólnej Teorii Względności Problem Energii Ponieważ energia z punktu widzenia fizyki matematycznej jest wielkością zachowaną ze względu na jednorodność czasu, a w ogólnej teorii względności, w przeciwieństwie do szczególnej teorii względności, ogólnie rzecz biorąc, czas jest niejednorodny, prawo zachowania energii, które można wyrazić w GTR, ma charakter wyłącznie lokalny, to znaczy w GTR nie ma takiej ilości równoważnej energii w STR, aby jej całka po przestrzeni została zachowana podczas przemieszczania się w czasie. GTR i fizyka kwantowa Głównym problemem GTR ze współczesnego punktu widzenia jest niemożność zbudowania dla niego kwantowego modelu pola w sposób kanoniczny. Trudności w realizacji takiego programu dla ogólnej teorii względności są trojakie: po pierwsze, przejście od klasycznego do kwantowego hamiltonianu jest niejednoznaczne, ponieważ operatory zmiennych dynamicznych nie komunikują się ze sobą; po drugie, pole grawitacyjne należy do rodzaju pól z połączeniami, dla których struktura klasycznej już przestrzeni fazowej jest dość złożona i niemożliwe jest ich kwantowanie metodą najbardziej bezpośrednią; po trzecie, w ogólnej teorii względności nie ma wyrażonego kierunku czasu, co utrudnia jego wyodrębnienie i rodzi problem interpretacji otrzymanego rozwiązania.

Opis slajdu:

Odchylenie promienia światła w polu Słońca Jednym z pośrednich eksperymentalnych potwierdzeń ogólnej teorii względności jest ugięcie promienia światła w polu Słońca. Z eksperymentu stwierdzono, że pole elektromagnetyczne oddziałuje z polem grawitacyjnym. Mierzymy czas, w którym przestajemy widzieć tę gwiazdę (doświadczenia te przeprowadzamy podczas całkowitych zaćmień Słońca) i wyodrębniamy kąt wiązki światła z linii prostej. Z teorii kąt odchylenia Słońca jest równy:

Slajd nr 34

Opis slajdu:

Opóźnienie sygnału w polu Słońca Kolejnym pośrednim eksperymentem potwierdzającym ogólną teorię względności jest opóźnienie sygnału w polu Słońca. Sygnał jest wysyłany na Wenus i rejestrowany jest czas dotarcia sygnału z powrotem. Wartość czasu potrzebnego na przemieszczanie się sygnału tam i z powrotem w polu Słońca (obiekt grawitacyjny zniekształca czasoprzestrzeń) różni się od wartości czasu, gdyby nie było Słońca (wolna przestrzeń - brak zniekształceń

Slajd nr 35

Opis slajdu:

Od ponad 80 lat teoria Einsteina ukazuje swą niezwykłą harmonię, ekonomię konstrukcji i piękno. W chwili obecnej istnieje wiele eksperymentów i obserwacji potwierdzających słuszność ogólnej teorii względności Einsteina i nie ma żadnych zaobserwowanych zjawisk fizycznych, które by jej zaprzeczały. Dlatego ogólna teoria względności jest bardziej prawdopodobna niż nie. Praca nad tą teorią nie była łatwa. Einstein napisał: „W świetle już zdobytej wiedzy to czy inne udane osiągnięcie wydaje się niemal oczywiste i każdy mniej lub bardziej wykształcony uczeń może bez większych trudności pojąć jego istotę. Ale lata wyczerpujących poszukiwań w ciemnościach, wypełnionych żarliwym pragnieniem prawdy, zmian pewności siebie i rozczarowania, aż w końcu publikacja dzieła – tylko ten, kto sam tego wszystkiego doświadczył, jest w stanie to zrozumieć”.

Włącz efekty

1 z 13

Wyłącz efekty

Zobacz podobne

Kod do umieszczenia na stronie

W kontakcie z

Koledzy z klasy

Telegram

Opinie

Dodaj swoją opinię

Slajd 1

Lekcja w 11 klasie. Przygotowane przez nauczyciela szkoły średniej MBOU im. Nikifarovo Ishnazarova A.R.

Slajd 2

STO

Szczególna teoria względności (STR) to teoria opisująca ruch, prawa mechaniki i zależności czasoprzestrzenne przy dowolnych prędkościach ruchu mniejszych niż prędkość światła w próżni, w tym także bliskich prędkości światła. W ramach szczególnej teorii względności klasyczna mechanika Newtona jest przybliżeniem małych prędkości. Uogólnienie SRT dla pól grawitacyjnych nazywa się ogólną teorią względności. Odchylenia przebiegu procesów fizycznych od przewidywań mechaniki klasycznej opisanych w szczególnej teorii względności nazywane są efektami relatywistycznymi, a prędkości, przy których efekty te stają się znaczące, nazywane są prędkościami relatywistycznymi.

Slajd 3

Z historii stacji paliw.

Szczególna teoria względności powstała na początku XX wieku dzięki wysiłkom G. A. Lorentza, A. Poincaré, A. Einsteina i innych naukowców. Podstawą eksperymentalną do stworzenia SRT był eksperyment Michelsona. Jego wyniki były nieoczekiwane dla fizyki klasycznej swoich czasów: niezależność prędkości światła od kierunku (izotropia) i ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca. Próba interpretacji tego wyniku na początku XX wieku zaowocowała rewizją klasycznych koncepcji i doprowadziła do powstania szczególnej teorii względności.

Slajd 4

GA Lorenza

A. Einsteina

Slajd 5

Podczas poruszania się z prędkościami bliskimi światła zmieniają się prawa dynamiki. Drugie prawo Newtona, dotyczące siły i przyspieszenia, należy zmodyfikować dla ciał o prędkościach bliskich prędkości światła. Ponadto wyrażenie na pęd i energię kinetyczną ciała ma bardziej złożoną zależność od prędkości niż w przypadku nierelatywistycznym.

Slajd 6

Podstawowe pojęcia SRT.

Układ odniesienia reprezentuje pewne ciało materialne wybrane jako początek tego układu, sposób określania położenia obiektów względem początku układu odniesienia oraz sposób pomiaru czasu. Zwykle rozróżnia się systemy odniesienia i układy współrzędnych. Dodanie procedury pomiaru czasu do układu współrzędnych „przekształca” go w układ odniesienia. Inercyjny układ odniesienia (IRS) to układ, względem którego obiekt niepodlegający wpływom zewnętrznym porusza się równomiernie i prostoliniowo. Zdarzenie to dowolny proces fizyczny, który można zlokalizować w przestrzeni i który trwa bardzo krótko. Innymi słowy, zdarzenie jest całkowicie scharakteryzowane przez współrzędne (x, y, z) i czas t.

Slajd 7

Slajd 8

1 zasada względności.

Wszystkie prawa natury są niezmienne przy przejściu z jednego inercjalnego układu odniesienia do drugiego (postępują identycznie we wszystkich inercjalnych układach odniesienia). Oznacza to, że we wszystkich układach inercjalnych prawa fizyczne (nie tylko mechaniczne) mają tę samą postać. Tym samym zasada względności mechaniki klasycznej zostaje uogólniona na wszystkie procesy w przyrodzie, w tym elektromagnetyczne. Ta uogólniona zasada nazywa się zasadą względności Einsteina.

Slajd 9

2 zasada względności.

Prędkość światła w próżni nie zależy od prędkości ruchu źródła światła lub obserwatora i jest taka sama we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. Prędkość światła zajmuje w SRT szczególne miejsce. Jest to maksymalna prędkość transmisji interakcji i sygnałów z jednego punktu w przestrzeni do drugiego.

Slajd 10

STO.

SRT pozwoliła rozwiązać wszystkie problemy fizyki „przedeinsteinowskiej” i wyjaśnić „sprzeczne” wyniki znanych wówczas eksperymentów z zakresu elektrodynamiki i optyki. Następnie STR został wsparty danymi eksperymentalnymi uzyskanymi z badania ruchu szybkich cząstek w akceleratorach, procesów atomowych, reakcji jądrowych itp.

Slajd 11

Przykład.

W chwili t = 0, gdy osie współrzędnych dwóch układów inercjalnych K i K" pokrywają się, we wspólnym początku współrzędnych nastąpił krótkotrwały rozbłysk światła. W czasie t układy przesuną się względem siebie o odległość υt, a czoło fali sferycznej w każdym układzie będzie miało promień ct, ponieważ układy są równe i w każdym z nich prędkość światła jest równa c. Z punktu widzenia obserwatora w układzie K , środek kuli znajduje się w punkcie O, a z punktu widzenia obserwatora w układzie K będzie to punkt O”.

Slajd 12

Wyjaśnienie sprzeczności.

Aby zastąpić transformacje Galileusza, STR zaproponował inne wzory transformacji przy przechodzeniu z jednego układu inercjalnego do drugiego - tzw. transformacje Lorentza, które przy prędkościach ruchu bliskich prędkości światła pozwalają wyjaśnić wszystkie efekty relatywistyczne, a przy małych prędkościach ( υ

Slajd 13

Praca domowa.

Wyświetl wszystkie slajdy

Abstrakcyjny

Cele Lekcji:

Plan lekcji:

Organizowanie czasu.

Podsumowując wyniki testu na temat: Fale świetlne.

Wyjaśnienie nowego tematu.

Definicja STO.

Z historii.

Podstawowe koncepcje.

1 zasada względności.

2 zasada względności.

Wyjaśnienie sprzeczności.

Praca domowa.

Techniczne środki nauki: komputer, projektor.

Podczas zajęć.

Organizowanie czasu.

2. Podsumowanie wyników testu na temat „Fale świetlne”.

3. Nowy temat.

Zapisywanie nowego tematu w zeszytach:„Szczególna teoria względności. Postulaty teorii względności”. (slajd 1)

Definicja STO. (slajd 2)

Szczególna teoria względności (STR; także prywatna teoria względności) to teoria opisująca ruch, prawa mechaniki i zależności czasoprzestrzenne przy dowolnych prędkościach ruchu mniejszych od prędkości światła w próżni, w tym także bliskich prędkości światła. W ramach szczególnej teorii względności klasyczna mechanika Newtona jest przybliżeniem małych prędkości. Uogólnienie SRT dla pól grawitacyjnych nazywa się ogólną teorią względności.

Odchylenia przebiegu procesów fizycznych od przewidywań mechaniki klasycznej opisanych w szczególnej teorii względności nazywane są efektami relatywistycznymi, a prędkości, przy których efekty te stają się znaczące, nazywane są prędkościami relatywistycznymi.

Z historii teorii względności.

Warunkiem powstania teorii względności był rozwój elektrodynamiki w XIX wieku. Wynikiem uogólnienia i teoretycznego zrozumienia faktów i wzorców eksperymentalnych w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu były równania Maxwella, które opisują ewolucję pola elektromagnetycznego i jego oddziaływanie z ładunkami i prądami. W elektrodynamice Maxwella prędkość propagacji fal elektromagnetycznych w próżni nie zależy od prędkości ruchu zarówno źródła tych fal, jak i obserwatora i jest równa prędkości światła. Zatem równania Maxwella okazały się niezmiennicze w przypadku transformacji Galileusza, co jest sprzeczne z mechaniką klasyczną.

Szczególna teoria względności powstała na początku XX wieku dzięki wysiłkom G. A. Lorentza, A. Poincaré, A. Einsteina i innych naukowców. Podstawą eksperymentalną do stworzenia SRT był eksperyment Michelsona. Jego wyniki były nieoczekiwane dla fizyki klasycznej swoich czasów: niezależność prędkości światła od kierunku (izotropia) i ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca. Próba interpretacji tego wyniku na początku XX wieku zaowocowała rewizją klasycznych koncepcji i doprowadziła do powstania szczególnej teorii względności. (slajd 3)

A. Einstein Lorentz G.A.

Portrety naukowców. (slajd 4)

Podczas poruszania się z prędkością bliską prędkości światła zmieniają się prawa dynamiki. Drugie prawo Newtona, dotyczące siły i przyspieszenia, należy zmodyfikować dla ciał o prędkościach bliskich prędkości światła. Ponadto wyrażenie na pęd i energię kinetyczną ciała ma bardziej złożoną zależność od prędkości niż w przypadku nierelatywistycznym. (slajd 5)

Szczególna teoria względności uzyskała liczne potwierdzenia eksperymentalne i jest teorią poprawną w swoim zakresie stosowalności.

Zasadniczy charakter szczególnej teorii względności dla budowanych na jej podstawie teorii fizycznych doprowadził obecnie do tego, że sam termin „szczególna teoria względności” praktycznie nie jest używany we współczesnych artykułach naukowych, w których zwykle mówi się jedynie o relatywistycznej niezmienności osobna teoria.

Podstawowe pojęcia SRT.

Szczególną teorię względności, jak każdą inną teorię fizyczną, można sformułować w oparciu o podstawowe pojęcia i postulaty (aksjomaty) oraz zasady zgodności z jej przedmiotami fizycznymi.

Ramy Odniesienia reprezentuje pewne ciało materialne wybrane na początek tego układu, sposób określania położenia obiektów względem początku układu odniesienia oraz sposób pomiaru czasu. Zwykle rozróżnia się systemy odniesienia i układy współrzędnych. Dodanie procedury pomiaru czasu do układu współrzędnych „przekształca” go w układ odniesienia.

Inercyjny układ odniesienia (IRS)- jest to układ, względem którego obiekt niepodlegający wpływom zewnętrznym porusza się równomiernie i prostoliniowo.

Wydarzenie to dowolny proces fizyczny, który można zlokalizować w przestrzeni, a jednocześnie mający bardzo krótki czas trwania. Innymi słowy, zdarzenie jest całkowicie scharakteryzowane przez współrzędne (x, y, z) i czas t.

Przykładami zdarzeń są: błysk światła, położenie punktu materialnego w danym momencie itp.

Zwykle rozważa się dwa układy inercjalne S i S. Czas i współrzędne jakiegoś zdarzenia mierzone względem układu S oznacza się jako (t, x, y, z), a współrzędne i czas tego samego zdarzenia mierzone względem układu S Systemy S są oznaczone jako (t”, x”, y”, z”). Wygodnie jest założyć, że osie współrzędnych układów są do siebie równoległe, a układ S” porusza się wzdłuż osi x układu S z prędkością v. Jednym z problemów STW jest poszukiwanie relacji łączących (t „, x”, y”, z”) i (t, x, y, z), które nazywane są transformacjami Lorentza.

Zwykle rozważa się dwa układy inercjalne S i S. Czas i współrzędne jakiegoś zdarzenia mierzone względem układu S oznacza się jako (t, x, y, z), a współrzędne i czas tego samego zdarzenia mierzone względem układu S Systemy S są oznaczone jako (t”, x”, y”, z”). Wygodnie jest założyć, że osie współrzędnych układów są do siebie równoległe, a układ S” porusza się wzdłuż osi x układu S z prędkością v. Jednym z problemów STW jest poszukiwanie relacji łączących (t „, x”, y”, z”) i (t, x, y, z), które nazywane są transformacjami Lorentza (slajd 7)

1 zasada względności.

Wszystkie prawa natury są niezmienne przy przejściu z jednego inercjalnego układu odniesienia do drugiego (postępują identycznie we wszystkich inercjalnych układach odniesienia).

Oznacza to, że we wszystkich układach inercjalnych prawa fizyczne (nie tylko mechaniczne) mają tę samą postać. Tym samym zasada względności mechaniki klasycznej zostaje uogólniona na wszystkie procesy w przyrodzie, w tym elektromagnetyczne. Ta uogólniona zasada nazywa się zasadą względności Einsteina. (slajd 8)

2 zasada względności.

Prędkość światła w próżni nie zależy od prędkości ruchu źródła światła lub obserwatora i jest taka sama we wszystkich inercjalnych układach odniesienia.

Prędkość światła zajmuje w SRT szczególne miejsce. Jest to maksymalna prędkość transmisji interakcji i sygnałów z jednego punktu w przestrzeni do drugiego. (slajd 9)

Konsekwencje teorii stworzonej na podstawie tych zasad zostały potwierdzone niekończącymi się testami eksperymentalnymi. SRT pozwoliła rozwiązać wszystkie problemy fizyki „przedeinsteinowskiej” i wyjaśnić „sprzeczne” wyniki znanych wówczas eksperymentów z zakresu elektrodynamiki i optyki. Następnie STR został wsparty danymi eksperymentalnymi uzyskanymi z badania ruchu szybkich cząstek w akceleratorach, procesów atomowych, reakcji jądrowych itp. (slajd 10)

Przykład.

Postulaty SRT stoją w oczywistej sprzeczności z ideami klasycznymi. Rozważmy następujący eksperyment myślowy: w chwili t = 0, kiedy osie współrzędnych dwóch układów inercjalnych K i K" pokrywają się, we wspólnym początku współrzędnych nastąpił krótkotrwały rozbłysk światła. W chwili t układy będą przemieszczać się względem siebie o odległość υt, a czoło fali sferycznej w każdym układzie będzie miało promień ct, ponieważ układy są równe i w każdym z nich prędkość światła jest z punktu widzenia równa c obserwatora w układzie K, środek kuli znajduje się w punkcie O, a z punktu widzenia obserwatora w układzie K będzie to punkt O. „W konsekwencji jednocześnie środek frontu sferycznego znajduje się w dwóch różnych punktach! (slajd 11)

Wyjaśnienie sprzeczności.

Przyczyną powstałego nieporozumienia nie jest sprzeczność obu zasad SRT, ale założenie, że położenie frontów fal sferycznych w obu układach odnosi się do tego samego momentu w czasie. Założenie to zawarte jest we wzorach na transformację Galileusza, zgodnie z którymi czas w obu układach płynie tak samo: t = t”. W związku z tym postulaty Einsteina są sprzeczne nie między sobą, ale ze wzorami na transformację Galileusza. Dlatego też zastąpić transformacje Galileusza, SRT zaproponował inne wzory transformacji przy przejściu z jednego układu inercjalnego do drugiego - tzw. transformacje Lorentza, które przy prędkościach ruchu bliskich prędkości światła pozwalają wyjaśnić wszystkie efekty relatywistyczne, a przy małych prędkościach (υ<< c) переходят в формулы преобразования Галилея. Таким образом, новая теория (СТО) не отвергла старую классическую механику Ньютона, а только уточнила пределы ее применимости. Такая взаимосвязь между старой и новой, более общей теорией, включающей старую теорию как предельный случай, носит название принципа соответствия. (слайд 12)

Poznaj definicje, terminy, postulaty.

Dziękuję za uwagę. (slajd 13)

Temat: Szczególna teoria względności. Postulaty teorii względności.

Teoria względności Einsteina –

to Akropol ludzkiej myśli.

Cele Lekcji: Zapoznanie studentów ze szczególną teorią względności, wprowadzenie podstawowych pojęć, przybliżenie treści głównych postanowień SRT, przedstawienie wniosków SRT oraz faktów eksperymentalnych je potwierdzających

Plan lekcji:

Organizowanie czasu.

Podsumowanie wyników testów

• Badanie podstaw szczególnej teorii względności - postulaty SRT;
• kształtowanie światopoglądu fizycznego, odpowiedzialność, jaką ponoszą naukowcy za konsekwencje zastosowania odkryć naukowych dla ludzkości;
• rozwój zainteresowań poznawczych tematem, umiejętność logicznego myślenia, analizowania i porównywania faktów naukowych.

Świat, w którym żyjemy, jest złożony i różnorodny. Człowiek od dawna stara się zrozumieć otaczający go świat. Badania poszły w trzech kierunkach:

• Szukaj elementarnych składników, z których zbudowana jest cała otaczająca materia.
• Badanie sił łączących elementarne składniki materii.
• Opis ruchu cząstek pod wpływem znanych sił.

• Zwolennicy jednej szkoły (Demokryt, Epikur) argumentowali, że nie ma nic poza atomami i próżnią, w której poruszają się atomy. Uważali atomy za najmniejsze, niepodzielne cząstki, wieczne i niezmienne, będące w ciągłym ruchu, różniące się kształtem i rozmiarem.
• Zwolennicy drugiego kierunku przyjęli dokładnie odwrotny punkt widzenia. Wierzyli, że materię można dzielić w nieskończoność.

Nowoczesne widoki

Najmniejszymi cząsteczkami substancji, które zachowują swoje właściwości chemiczne, są cząsteczki i atomy. Atomy z kolei mają złożoną budowę i składają się z jądra atomowego oraz elektronów. Jądra atomowe składają się z nukleonów - neutronów i protonów. Nukleony z kolei składają się z kwarków.

Nowa fizyka na przełomie wieków - teoria względności, teoria kwantowa.

Z historii

Pewnego razu A. Einsteinowi zwrócono uwagę na rozbieżność jego formuł z faktami, na co odpowiedział: „Tym gorzej dla faktów”.

Teoria, która zastąpiła mechanikę Newtona w opisie ruchu ciał z prędkościami bliskimi prędkości światła. Przy małych prędkościach różnice pomiędzy wynikami SRT i mechaniki Newtona stają się nieistotne.

Szczególna teoria względności powstała na początku XX wieku dzięki staraniom G. A. Lorentza, A. Poincarégo i A. Einsteina

A. Poincare

Zasugerował, że ruch względem eteru jest zasadniczo nieobserwowalny.

G. A. Lorenz

„Stan rzeczy byłby zadowalający, gdyby można było wykazać, przy pomocy pewnych podstawowych założeń, że wiele zjawisk elektromagnetycznych jest ściśle, to znaczy bez pomijania wyrazów wyższych rzędów, niezależnych od ruchu układu. ... Jedynym ograniczeniem nałożonym na prędkość jest to, że musi ona być mniejsza niż prędkość światła”

A. Einsteina

twórca ogólnej teorii względności

Historia powstania stacji paliw

Mówią, że Albert Einstein doznał objawienia w jednej chwili. Naukowiec rzekomo jechał tramwajem w Bernie (Szwajcaria), spojrzał na zegar uliczny i nagle zdał sobie sprawę, że jeśli tramwaj przyspieszy teraz do prędkości światła, to w jego odczuciu zegar ten się zatrzyma – i nie będzie już czasu. To doprowadziło go do sformułowania jednego z głównych postulatów teorii względności - że różni obserwatorzy postrzegają rzeczywistość w różny sposób, w tym tak podstawowe wielkości, jak odległość i czas.

Utworzenie stacji obsługi

Einstein zdał sobie sprawę, że opis każdego zdarzenia lub zjawiska fizycznego zależy od systemy referencyjne, w którym znajduje się obserwator.

Przykład: jeśli np. pasażerka tramwaju upuści okulary, to dla niej spadną one pionowo w dół, a dla pieszego stojącego na ulicy okulary spadną parabolą, ponieważ tramwaj jedzie, podczas gdy okulary spadają . Każdy ma swój własny punkt odniesienia.

Zasada względności

prawa natury są takie same dla wszystkich układów odniesienia poruszających się ze stałą prędkością.

Trochę historii

Galileo Galilei uważany jest za ojca zasady względności, który zwrócił uwagę na fakt, że będąc w zamkniętym układzie fizycznym, nie można określić, czy układ ten znajduje się w spoczynku, czy porusza się ruchem jednostajnym.

Zasada względności Galileusza

W swojej książce „Dialogi o dwóch systemach świata” Galileusz sformułował zasadę względności w następujący sposób: Dla obiektów uchwyconych w ruchu jednostajnym ten ostatni wydaje się nie istnieć i objawia swój wpływ jedynie na rzeczach, które nie biorą udziału w ruchu jednostajnym. To.

Postulaty SRT

Prędkość światła nie zależy od prędkości źródła we wszystkich inercjalnych układach odniesienia.

Szczególna teoria względności

Większość paradoksalnych i sprzecznych z intuicją efektów zachodzących podczas poruszania się z prędkością bliską prędkości światła przewiduje szczególna teoria względności. Najbardziej znanym z nich jest efekt spowolnienia zegara, czyli efekt dylatacji czasu. Zegar poruszający się względem obserwatora jedzie dla niego wolniej niż dokładnie ten sam zegar w jego rękach.

Ogólna teoria względności

Ogólna teoria względności czyni świat czterowymiarowym: do trzech wymiarów przestrzennych dodaje się czas. Wszystkie cztery wymiary są nierozłączne, więc nie mówimy już o odległości przestrzennej między dwoma obiektami, jak ma to miejsce w świecie trójwymiarowym, ale o odstępach czasoprzestrzennych pomiędzy zdarzeniami, które łączą ich odległość od siebie - obu w czasie i przestrzeni.

Aplikacja

Ogólna teoria względności pomaga wyjaśnić zjawiska, które obserwujemy w kosmosie.

Przykłady: niewielkie odchylenia Merkurego od jego stacjonarnej orbity; zaginanie promieniowania elektromagnetycznego od odległych gwiazd, gdy przechodzi ono w bliskiej odległości od Słońca.

Błędy teorii

Trzeba więc przyznać, że teoria względności nie została udowodniona eksperymentalnie, a wszelkie tzw. argumenty i dowody budzą uzasadnione zastrzeżenia.

Przykład: Jeśli czas nie zwolni, jak obiecał nam Einstein, to kosmici nigdy do nas nie dotrą, tak jak my nigdy do nich nie dotrzemy. Człowiek wyruszający w wielką podróż kosmiczną starzeje się w tym samym tempie, co jego brat bliźniak – domator, zgrzybiały gdzieś w miejskim mieszkaniu .

świat składa się z... niewidzialnie cienkich, wibrujących nici. Wygląd cząstek elementarnych zależy od charakteru ich drgań (jest to sprzeczne z fizyką kwantową)

Z matematycznego punktu widzenia teoria względności jest w rzeczywistości zbudowana nienagannie. Dopiero teraz zdajemy sobie sprawę z zawartego w nim „błądu”: teoria ta nie ma nic wspólnego z rzeczywistością. Powodem jest specyfika myślenia Einsteina. Dla niego wszechświat wydawał się sferą czystej kinematyki. Zaproponowane przez niego formuły uwzględniały jedynie osobliwości ruchu ciał.

• Einsteinium to jednostka energii stosowana w fotochemii.
• element nr 99 Einsteinium w układzie okresowym pierwiastków Mendelejewa.
• asteroida 2001 Einstein.
• krater na Księżycu.
• Kwazar Krzyż Einsteina.
• A. Pokojowa Nagroda Einsteina.
• liczne ulice miast na całym świecie.

• Sformułuj klasyczną zasadę względności. Co on twierdzi?
• Co można powiedzieć o związkach przyczynowo-skutkowych w fizyce klasycznej?
• Dlaczego mechanika klasyczna potrzebowała eteru?
• Co obserwacje zjawisk optycznych ujawniły we właściwościach eteru?
• Jakie wyjście znalazł Albert Einstein z impasu, w jakim znalazł się problem eteru?

1. Które z poniższych twierdzeń odpowiada postulatom teorii względności:

• 1 - wszystkie procesy natury przebiegają identycznie w dowolnym inercjalnym układzie odniesienia;
• 2 - prędkość światła w próżni jest taka sama we wszystkich układach odniesienia;
• 3 - wszystkie procesy w przyrodzie są względne i przebiegają inaczej w różnych układach odniesienia?
• A. Tylko 1 B. Tylko 2 W. Tylko 3 G. 1 i 2 D. 1 i 3 MI. 2 i 3 I. 1, 2 i 3.

2. Pojęcie jednoczesności zdarzeń to: A. Nieabsolutne

B. Absolutny

3. Prędkość statku kosmicznego wzrosła z 0 do 0,5 Z . Jak zmieniła się masa i pęd ciała dla obserwatora w układzie odniesienia związanym z Ziemią?

A. Nie zmienia B. Zmniejsza się W. Zwiększa się

• Jaką masę można podnieść na wysokość 50 m przy użyciu energii przy całkowitej przemianie 0,5 g masy w energię?
• Pierwszy statek kosmiczny wystrzelił z Ziemi z prędkością V 1 = 0,68 Z . Drugi statek kosmiczny rusza z pierwszego statku kosmicznego w tym samym kierunku z prędkością V 2 = 0,86 Z . Oblicz prędkość drugiego statku kosmicznego względem Ziemi.