Презентация на тему "ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Специальная теория относительности (СТО)

  1. Противоречия 2.Опыт Майкельсона–Морли 3. Постулаты Эйнштейна 4. Преобразования Лоренца 5. Относительность интервала времени 6. Относительность расстояний 7. Элементы релятивисткой динамики

• 
  Слайд 2
  

  При переходе из одной инерциальной системы в другую, в соответствие с преобразованиями Галилея скорость света должна изменяться, но в соответствии с теорией Максвелла этого не происходит. Уравнения, описывающие распространение электромагнитных волн, не инвариантны относительно преобразований Галилея

• 
  Слайд 3
  

  В этом опыте одно из плеч интерферометра Майкельсона устанавливалось параллельно направлению орбитальной скорости Земли (υ = 30 км/с). Опыт Майкельсона–Морли, неоднократно повторенный впоследствии со все более возрастающей точностью, дал отрицательный результат. Анализ результатов опыта Майкельсона–Морли и ряда других экспериментов позволил сделать вывод о том, что представления об эфире как среде, в которой распространяются световые волны, ошибочно. Опыт Майкельсона–Морли Для света не существует избранной (абсолютной) системы отсчета. Движение Земли по орбите не оказывает влияния на оптические явления на Земле

• 
  Слайд 4
  

  В основе специальной теории относительности лежат два принципа или постулата, сформулированные Эйнштейном в 1905 г. Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Два постулата Эйнштейна

• 
  Слайд 5
  

  Противоречие не между двумя принципами СТО, а в допущении, что положение фронтов сферических волн для обеих систем относится к одному и тому же моменту времени В момент времени t = 0, когда координатные оси двух инерциальных систем K и K' совпадают, в общем начале координат произошла кратковременная вспышка света. За время t системы сместятся относительно друг друга на расстояние υt, а сферический волновой фронт в каждой системе будет иметь радиус ct, так как системы равноправны и в каждой из них скорость света равна c. Постулаты СТО находятся в противоречии с классическими представлениями Противоречие не между двумя принципами СТО, а в допущении, что положение фронтов сферических волн для обеих систем относится к одному и тому же моменту времени

• 
  Слайд 6
  

  Существование единого мирового времени, не зависящего от системы отсчета эквивалентно допущению о возможности синхронизации часов с помощью сигнала, распространяющегося с бесконечно большой скоростью. Эйнштейновское определение процедуры синхронизации часов основано на независимости скорости света в пустоте от направления распространения Часы в A и B идут синхронно, если t' = (t1 + t2) / 2.

• 
  Слайд 7
  

  Если, в разных точках выбранной системы отсчета можно расположить синхронизованные часы, то можно дать определение понятия одновременности событий, происходящих в пространственно-разобщенных точках: эти события одновременны, если синхронизованные часы показывают одинаковое время Относительность интервала времени

• 
  Слайд 8

  Преобразования Лоренца

  Для упрощения записи удобно ввести обозначение Формулы преобразования координат и времени Они были предложены в 1904 году еще до появления СТО, как преобразования, относительно которых инвариантны уравнения электродинамики

• 
  Слайд 9

  Относительность интервала времени

  В системе K' оба рассматриваемых события происходят в одной и той же точке. Свет проходит расстояние 2lПромежуток времени между событиями (собственное время) равен τ0 = 2l / c. В системе K, световой импульс движется между зеркалами зигзагообразно и проходит путь 2L, равный: Так, как

• 
  Слайд 10
  

  Согласно второму постулату СТО, световой импульс двигался в системе K с той же скоростью c, что и в системе K'. Следовательно, τ = 2L / c  Изτ0 = 2l / c

• 
  Слайд 11
  

  Промежуток времени между двумя событиями зависит от системы отсчета, то есть является относительным. Собственное время τ0 всегда меньше, чем промежуток времени между этими же событиями, измеренный в любой другой системе отсчета. Этот эффект называют релятивистским замедлением времени. Замедление времени является следствием инвариантности скорости света

• 
  Слайд 12

  Относительность расстояний

  В системе K‘ стержень покоится, его длина l0 = x02 – x01 Cистема K ‘, движется вдоль X налево со скоростью υ. Система К неподвижна, в ней длина стержня:l = x2 – x1 Относительность расстояний

• 
  Слайд 13
  

  Таким образом, длина стержня зависит от системы отсчета, в которой она измеряется, то есть является относительной величиной. Длина стержня оказывается наибольшей в той системе отсчета, в которой стержень покоится. Движущиеся относительно наблюдателя тела сокращаются в направлении своего движения. Этот релятивистский эффект носит название лоренцева сокращения длины Относительность расстояний

• 
  Слайд 14
  

  Элементы релятивисткой динамики Вместо классического импульса в СТО вводится релятивистский импульс Основной закон релятивистской динамики материальной точки записывается так же, как и второй закон Ньютона:

• 
  Слайд 15

  Элементы релятивисткой динамики

  Постоянная по модулю и направлению сила не вызывает равноускоренного движения. Например, в случае одномерного движения вдоль оси x ускорение частицы Если скорость классической частицы беспредельно растет под действием постоянной силы, то скорость релятивистской частицы не может превысить скорость света c в пустоте

• 
  Слайд 16
  

  Изменение кинетической энергии частицы в зависимости от ее скорости: b - для частиц, подчиняющихся классическому a - релятивистскому законам

• 
  Слайд 17
  

  Кинетическая энергия тела Ek определяется через работу внешней силы, необходимую для сообщения телу заданной скорости

• 
  Слайд 18
  

  Вычисление этого интеграла приводит к следующему выражению для кинетической энергии Эйнштейн интерпретировал первый член в правой части этого выражения как полную энергию E движущийся частицы, а второй член как энергию покояE0=mc2

• 
  Слайд 19
  

  Формула Эйнштейна E0=mc2 выражает фундаментальный закон природы, который принято называть законом взаимосвязи массы и энергии

• 
  Слайд 20

  Элементы релятивисткойдинамики

• 
  Слайд 21

  Элементы релятивисткой динамики