«Ведение в теорию относительности»


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Как-то А. Эйнштейну указали на несоответствие его формул и фактов, на что он ответил: "Тем хуже для фактов". «Введение в теорию относительности» Учитель физики: Сергеев А.А.МБОУ Воротынская средняя школар.п.Воротынец, Нижегородской обл. Теория относительности разделяется на: СТО – рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в инерциальных системах отсчета.ОТО – описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга (неинерциальных) системах отсчета. Специальная (или частная) теория относительности (СТО) представляет собой современную физическую теорию пространства и времени. Наряду с квантовой механикой, СТО служит теоретической базой современной физики и техники. СТО часто называют релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией, – релятивистскими эффектами. Эти эффекты наиболее отчетливо проявляются при скоростях движения тел, близких к скорости света в вакууме c ≈ 3·108 м/с. Общая теория относительности Общая теория относительности делает мир четырехмерным: к трем пространственным измерениям добавляется время. Все четыре измерения неразрывны, поэтому речь идет уже не о пространственном расстоянии между двумя объектами, как это имеет место в трехмерном мире, а о пространственно-временных интервалах между событиями, которые объединяют их удаленность друг от друга — как по времени, так и в пространстве. Рождение СТО В 19 веке Дж.К. Максвеллом сформулированы законы электродинамики которые предполагали постоянство скорости света в вакууме, что противоречило принципу относительности Галилея. Согласно преобразованиям Галилея скорость относительно различных ИСО может быть разной.Для решения этой проблемы были предложены различные варианты. Некоторые предлагали пересмотреть эти уравнения подстроить их под классическую теорию Галилея-Ньютона. Другие предлагали теорию эфира заполняющего все пространство, который рассматривается как упругая среда, с помощью которой осуществляется взаимодействие между телами и является носителем электромагнитного поля. Некоторые ученые считали , что эфир увлекается физическими телами. Он то и является передатчиком электромагнитных волн. Эфир подобен упругой среде(воздуху), который может увлекаться телами, а следовательно должен наблюдаться эфирный ветер. Расхождение классической теории с опытом (поиск эфирного ветра) 1881 год – опыт А. Майкельсона и Э.Морли. Движение Земли вокруг Солнца не влияет на скорость распространения света.Эфир не существует Теория относительности Альберт Эйнштейн у доски с формулами специальной теории относительности. 1905 год. Альберт Эйнштейн, отвергнув гипотезу эфира, предложил специальную (частную) теорию относительности. Создатели СТО Специальная теория относительности была создана А. Эйнштейном (1905 г.). Предшественниками Эйнштейна, очень близко подошедшими к решению проблемы, были нидерландский физик Х. Лоренц и выдающийся французский физик А. Пуанкаре.Значительный вклад внесли Д. Лармор, Д.Фитцджеральд, математик Г. Минковский. Постулаты СТО Эйнштейна Все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит ни от скорости источника ни от скорости приемника света. Скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия. С ≈ 300 000 км/с. Следствия СТО1. Относительность одновременности Вывод: События, одновременные в одной системе отсчета, не являются одновременными в другой системе отсчета, т.е. одновременность событий относительна. Световой импульс достигает концов вагона одновременно в системе отсчета K' (рис.1) и не одновременно в системе отсчета K (рис.2). 2. Относительность промежутков времени одного и того же события - Классическая физика : скорость светового луча относительно самолета меньше скорости света и приход светового луча до точки Р одновременен для обоих наблюдателей.- Согласно СТО : скорость светового луча одинакова для обоих наблюдателей, а время прихода луча в точку Р для наблюдателя на самолете меньше (эффект замедления t). 1 пример: Маяк и самолет 2. Относительность промежутков времени одного и того же события Время в движущихся системах замедляется по сравнению с неподвижной системой.Применяя теорему Пифагора для ▲АВ’A’ можно получить зависимость: t’ или 0 -собственное время события (измеряемое часами в той ИСО, где они происходят в одной пространственной точке , т.е часами, жёстко скреплёнными с телом и движущимися вместе с ним.) t или  -координатное время , где события происходят в разных пространственных точках (в неподвижной системе) 2 пример: Световые и механические часы 2. Примеры доказывающие замедление времени Под действием солнечного излучения на h=22км рождаются µ-мезоны, которые устремляются к земле со скоростью света. Время жизни в лаб. усл. равно 2,2мкс. За это время они смогли бы пролететь 648м, но приборы их регистрируют на земле через 66мкс. Вывод: В их системе отсчета время замедляется. 2) В 1971 г. американские физики Дж.Хафель и Р.Китинг сравнили показания атомных часов , помещенных в реактивный самолет, который облетел земной шар, с показаниями таких же часов на Земле. Они обнаружили отставание часов путешествующих вокруг Земли, от покоящихся на 200нс. Данная разница совпадала с их теоретическими расчетами. 2. Немного фантастики «Парадокс близнецов» Один из близнецов пускается в путешествие к звезде АрктурПредположим, что возраст близнецов А и В до начала путешествия 20 лет. 3. Относительность расстояний Линейный размер движущегося тела уменьшается по сравнению с линейным размером тела, покоящегося в данной ИСО. l0- собственная длина, длина тела относительно ИСО , по отношению к которой оно покоится 4. Одна из формул сложения скоростей в СТО 5. Зависимость массы от скорости. Масса покоя (m0)– масса тела в системе отсчета, относительно которой тело покоится.Масса движущегося тела в релятивистской механике определяется по формуле: 6. Второй закон Ньютона в релятивистской форме В релятивистской форме второй закон Ньютона записывается в форме:где - релятивистский импульс. 7. Связь между массой и энергией. Энергия тела пропорциональна массе: - энергия покоя.А. Эйнштейн установил основную формулу, связывающую полную энергию, импульс и массу движущегося тела: Решите задачи 1. Неподвижный наблюдатель 1 увидел, что одновременно зажглись фонари. Были ли эти два события одновремен- ными для наблюдателей 2 и 3 ?2. Какое время пройдет на Земле, если в космическом корабле, движущемся со скоростью 0,8с относительно Земли, пройдет 21 год?3. С какой скоростью будет двигаться космический корабль относительно Земли, принятой за неподвижную систему отсчета, если ход времени на корабле замедлится в 2 раза с точки зрения земного наблюдателя?4. Длина линейки, неподвижной относительно земного наблюдателя, 1 м. какова ее длина для того же наблюдателя, если линейка движется относительно него со скоростью 0,6с, направленной вдоль линейки?5. Какова энергия протона, если он движется со скоростью 0,8с?6. До какой скорости надо разогнать электрон, чтобы его энергия была в 2 раза больше энергии покоя? 7. Два самолета летят навстречу друг другу и имеют относительно Земли скорости 100 м/с и 50 м/с. Чему равна скорость первого самолета измеренная с борта второго самолета? Расчет произвести по классической и релятивистской формулам сложения скоростей.8. Два космических корабля движутся относительно Земли со скоростью 0,75с в противоположных направлениях. Какова их относительная скорость с точки зрения каждого из космонавтов.9. Электрон движется со скоростью 0,6с. Определите импульс электрона.10. Вычислите энергию покоя электрона. Мир Германа Минковского

Приложенные файлы


Добавить комментарий