Элементы релятивистской механики. Лекция 8

Содержание

Слайд 2

Был этот мир глубокой тьмой окутан.
Да будет свет! И вот явился Ньютон.
Но

Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился
сатана недолго ждал реванша,
Пришел Эйнштейн - и стало все, как раньше.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 3

Эйнштейн однажды написал Чарли Чаплину:
- Ваш фильм "Золотая лихорадка" понятен во всем

Эйнштейн однажды написал Чарли Чаплину: - Ваш фильм "Золотая лихорадка" понятен во
мире, и Вы непременно станете великим человеком.
На что Чаплин ответил:
- Я Вами восхищаюсь ещё больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а Вы всё-таки стали великим человеком!...

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 4

Преобразования Галилея

Галилео Галилей
(Galileo Galilei)

астроном, философ и физик.

Физика, А.С.Чуев, 2020

Преобразования Галилея Галилео Галилей (Galileo Galilei) астроном, философ и физик. Физика, А.С.Чуев, 2020 г.
г.

Слайд 5

По классической механике: механические явления происходят одинаково в системах отсчета, движущихся равномерно

По классической механике: механические явления происходят одинаково в системах отсчета, движущихся равномерно
и прямолинейно относительно друг друга.

Слайд 6

Преобразования Галилея:

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

t‘ = t

Преобразования Галилея: Физика, А.С.Чуев, 2020 г. t‘ = t

Слайд 7

Преобразования Галилея в общем виде

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Преобразования Галилея в общем виде Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 8

Пространственный интервал, т.е. расстояние между пространственными точками:
Пространственный интервал
Временной интервал:

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Пространственный интервал, т.е. расстояние между пространственными точками: Пространственный интервал Временной интервал: Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 9

Интерферометр Майкельсона

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Интерферометр Майкельсона Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 10

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 11

Результаты опытов Майкельсона и Морли показали, что величина скорости света постоянна и

Результаты опытов Майкельсона и Морли показали, что величина скорости света постоянна и
не зависит от движения источника и наблюдателя.

Майкельсон проводил эксперименты в течение семи лет с 1881 г. в Берлине и с 1887 г. в США совместно с профессором Морли.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 12

Принцип относительности Эйнштейна

В 1905 г. в журнале «Анналы физики» вышла знаменитая статья

Принцип относительности Эйнштейна В 1905 г. в журнале «Анналы физики» вышла знаменитая
А. Эйнштейна
«К электродинамике движущихся тел», в которой была изложена специальная теория относительности (СТО).

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 13

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 14

Х.Лоренц

Г. Минковский

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Х.Лоренц Г. Минковский Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 15

Основные понятия СТО.

Система отсчёта
Обычно различают системы отсчёта и системы координат. Добавление

Основные понятия СТО. Система отсчёта Обычно различают системы отсчёта и системы координат.
процедуры измерения времени к системе координат «превращает» её в систему отсчёта.
Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это такая система, относительно которой объект, не подверженный внешним воздействиям, движется равномерно и прямолинейно.
Событием называется любой физический процесс, который может быть локализован в пространстве, и имеющий при этом очень малую длительность. Другими словами, событие полностью характеризуется координатами (x, y, z) и моментом времени t.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 16

1-й Принцип относительности

Все законы природы инвариантны по отношению к переходу от

1-й Принцип относительности Все законы природы инвариантны по отношению к переходу от
одной инерциальной системы отсчета к другой (протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета).
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. Этот обобщенный принцип называют принципом относительности Эйнштейна.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 17

2-й принцип относительности

Скорость света в вакууме не зависит от скорости движения

2-й принцип относительности 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.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 18

Пример со вспышкой света, испущенной из одного места, но воспринимаемой в двух

Пример со вспышкой света, испущенной из одного места, но воспринимаемой в двух
системах отсчета

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 19

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Преобразования Лоренца.

Отношение скорости штрихованной системы отсчета к скорости света

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Преобразования Лоренца. Отношение скорости штрихованной системы отсчета к скорости света где

где

Слайд 20


Преобразования Лоренца.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Повтор слайда

Преобразования Лоренца. Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Повтор слайда

Слайд 21

Следствия преобразований Лоренца

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Следствия преобразований Лоренца Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 22

В соответствии с преобразованиями Лоренца для времени в системе К' получим:

Физика, А.С.Чуев,

В соответствии с преобразованиями Лоренца для времени в системе К' получим: Физика, А.С.Чуев, 2020 г.
2020 г.

Слайд 23

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Часы, синхронизированные в одной системе отсчета, станут показывать разное

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Часы, синхронизированные в одной системе отсчета, станут показывать
время в другой системе отсчета

Слайд 24

Интервалы времени не равны!!!

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Интервалы времени не равны!!! Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 25

Размеры по длине не равны!!!

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Размеры по длине не равны!!! Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 26

Из учебника Савельева:

Воспользовавшись обозначениями

и

а также заменив относительную скорость системы отсчета V,

Из учебника Савельева: Воспользовавшись обозначениями и а также заменив относительную скорость системы
равной ей скоростью стержня

относительно системы К, придем к соотношению:

То есть, за

принимается длина стержня в

системе К’, относительно которой он неподвижен

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 27

Следств.1. Лоренцево сокращение длины
(длина тел в разных системах отсчета разная)

Длина движущегося

Следств.1. Лоренцево сокращение длины (длина тел в разных системах отсчета разная) Длина
тела короче, чем покоящегося.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 28

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 29

Следств. 2. Замедление времени
(длительность событий в разных системах отсчета отличается )

Собственное время

Следств. 2. Замедление времени (длительность событий в разных системах отсчета отличается )
– минимально (движущиеся часы идут медленнее покоящихся).

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 30

или

Из этого уравнения следует, что собственное время – минимально (движущиеся часы

или Из этого уравнения следует, что собственное время – минимально (движущиеся часы
идут медленнее покоящихся).
Утверждают, что этот эффект имеет множество экспериментальных подтверждений.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 31

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Часы, синхронизированные в одной системе отсчета, станут показывать разное

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Часы, синхронизированные в одной системе отсчета, станут показывать
время в другой системе отсчета

Повтор слайда

Слайд 32

Пример со вспышкой света

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Пример со вспышкой света Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 33

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 34

Инвариантность пространственно-временного интервала

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Инвариантность пространственно-временного интервала Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 35

Пространственно-временной интервал в СТО является инвариантом (постулат):

Инвариантность пространственно-временного интервала в СТО
(пространство

Пространственно-временной интервал в СТО является инвариантом (постулат): Инвариантность пространственно-временного интервала в СТО
псевдоевклидово)

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 36

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Иллюстрация инвариантности П-В интервала

Факультативно

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Иллюстрация инвариантности П-В интервала Факультативно

Слайд 37

Световой конус Минковского

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

t

l

Мировая линия

Прошлое

Будущее

0

0 – событие «здесь –теперь»

К

0-К =

Световой конус Минковского Физика, А.С.Чуев, 2020 г. t l Мировая линия Прошлое
S ПВВ

Слайд 38

Причинно-следственные связи

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Причинно-следственные связи Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 39

Релятивистский закон сложения скоростей

Дифференцируя выражения

и

по правилу:

получаем:

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Релятивистский закон сложения скоростей Дифференцируя выражения и по правилу: получаем: Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 40

При малых скоростях и

формулы принимают

вид классической механики

или в векторной форме:

Относительная скорость

При малых скоростях и формулы принимают вид классической механики или в векторной
не может быть больше скорости света

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 41

Релятивистское преобразование скорости

в К - системе:

в К’ - системе:

Согласно преобразованиям:

Таким

Релятивистское преобразование скорости в К - системе: в К’ - системе: Согласно
образом

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 42

Следствия из преобразований Лоренца

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Следствия из преобразований Лоренца Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 43

Парадокс лампочки

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Парадокс лампочки Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Слайд 44

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Парадоксы СТО: http://sceptic-ratio.narod.ru/fi/es8.htm

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Парадоксы СТО: http://sceptic-ratio.narod.ru/fi/es8.htm

Слайд 45

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Если куски транспортируются по отдельности, то сокращение их произойдет

Физика, А.С.Чуев, 2020 г. Если куски транспортируются по отдельности, то сокращение их
так, как показано на Финише (а) и (б). Совместная транспортировка этих кусков ничего не изменит и на Финише между кусками будет виден просвет (в). Однако транспортировка целой линейки приведет к сокращению типа (г). Значит, между кусками не должен наблюдаться просвет (д) — ведь линейка «не знает», что она распилена. Итак, неясно, как будет в действительности происходить сокращение транспортируемых кусков линейки — по варианту (в) или же по варианту (д)?

Слайд 46

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.

Физика, А.С.Чуев, 2020 г.
Имя файла: Элементы-релятивистской-механики.-Лекция-8.pptx
Количество просмотров: 35
Количество скачиваний: 0