Новый взгляд на природу движения разработал в первой четверти прошлого столетия великий ученый Альберт Эйнштейн. Это была теория относительности. Теория относительности состоит из двух частей. Первая часть называется специальной (или частной) теорией (сокращенно - СТО). Она исследует быстрые равномерные прямолинейные движения вне гравитационных полей. Вторая часть - общая теория относительности (сокращенно - ОТО) охватывает неравномерные движения и гравитационные поля.Новый взгляд на природу движения разработал в первой четверти прошлого столетия великий ученый Альберт Эйнштейн. Это была теория относительности. Теория относительности состоит из двух частей. Первая часть называется специальной (или частной) теорией (сокращенно - СТО). Она исследует быстрые равномерные прямолинейные движения вне гравитационных полей. Вторая часть - общая теория относительности (сокращенно - ОТО) охватывает неравномерные движения и гравитационные поля.
ЭЛЕМЕНТЫ
СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ
ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Любимова О.Н.
Альберт Эйнштейн
(1879–1955)
2
Кратко об
Эйнштейне.
Альберт Эйнштейн
родился в 1879 году.
В 1900 году окончил
Цурихский политехнический институт.
В 1902 году Эйнштейн поступил на работу
в патентное бюро в Берне.
В сентябре 1905 опубликована теория
относительности.
3
Теория относительности –
физическая теория, изучающая
пространственновременные
закономерности материального
мира.
Из истории СТО.
Специальная теория относительности была разработана в
начале XX века усилиями Г. А. Лоренца, А. Пуанкаре, А.
Эйнштейна и других учёных. Экспериментальной
основой для создания СТО послужил опыт
Майкельсона. Его результаты оказались
неожиданными для классической физики своего
времени: независимость скорости света от направления
(изотропность) и орбитального движения Земли вокруг
Солнца. Попытка интерпретировать этот результат в
начале XX века вылилась в пересмотр классических
представлений, и привела к созданию специальной
теории относительности.
ИНТЕРФЕРОМЕТР МАЙКЕЛЬСОНА
М1
P2
P1
Т
М2
S
Современная физика
СТО
Классическая физика
Повторение
Механическое движение
Система отсчета
Инерциальная система отсчета
Относительность механического
движения
Закон сложения скоростей
Инерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые находятся в
состоянии покоя или движутся
прямолинейно равномерно
Неинерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые движутся с
ускорением
В 1632 г. Галилео Галилей
сформулировал принцип
отсчета.
относительности:
все механические явления
протекают в любых
инерциальных системах
отсчета одинаковым
образом. Все законы
механики инвариантны по
отношению к любым
инерциальным системам
Какие из предложенных
систем отсчета являются
инерциальными?
Принцип относительности Галилея
Какую из инерциальных
систем вы выберете для
описания механических
явлений?
ВСЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ
ЯВЛЕНИЯ ПРОТЕКАЮТ
ОДИНАКОВО ВО ВСЕХ
ИСО.
(Все ИСО равноправны
при описании
механических явлений)
Допущения: время абсолютно, длина абсолютна.
А
Б
В
При движении с околосветовыми
скоростями видоизменяются
законы динамики. Второй закон
Ньютона, связывающий силу и
ускорение, должен быть
модифицирован при скоростях тел,
близких к скорости света. Кроме
этого, выражение для импульса и
кинетической энергии тела имеет
более сложную зависимость от
скорости, чем в нерелятивистском
случае.
Y
+
О
Х
А Неподвижная
система отсчета
Б Движущаяся
система отсчета
Сделайте вывод о том,
какие поля существуют в
пространстве вокруг
заряда на рисунках А и Б.
В вагоне, движущемся относительно полотна
железной дороги, посылается световой сигнал в
направлении движения.
c
v
Какова скорость светового сигнала
относительно человека в вагоне?
Какова скорость светового
сигнала относительно
человека В на земле?
Основные предположения
Принцип относительности
неприменим к
электромагнитным
явлениям.
Х. Лоренц
Основные предположения
Уравнения Максвелла
несправедливы
Г. Герц
Основные предположения
Принцип относительности и
уравнения Максвелла
справедливы,
нужно отказаться от
классических
представлений о
пространстве и времени.
А. Эйнштейн
Согласно классическим представлениям о
пространстве и времени, считавшимся на
протяжении веков незыблемыми, движение не
оказывает никакого влияния на течение времени
(время абсолютно), а линейные размеры любого
тела не зависят от того, покоится ли тело или
движется (длина абсолютна).
Специальная теория относительности
Эйнштейна – это новое учение о пространстве и
времени, пришедшее на смену старым
(классическим) представлениям.
Постулаты специальной теории
относительности Эйнштейна (1905 г.)
Постулат 1. Принцип относительности
«Все процессы природы протекают одинаково во
всех инерциальных системах отсчёта.»
Постулат 2. Принцип постоянства
скорости света
«Свет в пустоте всегда распространяется
с определенной скоростью с, не зависящей
от движения излучающего тела»
19
Относительность
одновременности
Одновременность двух событий,
происходящих в различных точках
пространства, относительна.
Относительность
одновременности
1. В системе отсчёта, движущейся равномерно
и прямолинейно относительно наблюдателя,
происходит сокращение длины вдоль направления
движения
22
Следствия постулатов СТО
1. Относительность расстояний
2. В системе отсчёта, движущейся равномерно и
прямолинейно относительно наблюдателя, время
движется медленнее
Y
Y’
v
O
O’
Z
Z’
Y
O
X
X’
Z
Y’
v
O’
X
Z’
X’
24
Следствия постулатов СТО
2. Относительность промежутков времени
Следствия постулатов СТО
3. Релятивистский закон сложения скоростей
ЭНЕРГИЯ.
Е=mc2
Масса покоя – масса тела
в системе отсчета,
относительно которой
тело покоится.
Масса – это мера
физических величин:
инертности, гравитации и
энергии.
u
v
1
1
v
vv
1
2
c
Релятивистский
импульс.
Релятивистский закон
сложения
скоростей.
p
mv
m
m
1
v
c
2
2
p
vm
0
v
c
1
Ft
2
2
E
mc
2
2
cm
0
v
c
1
Закон взаимосвязи
массы и энергии.
2
2
СТО.
СТО позволила разрешить все
проблемы «доэйнштейновской»
«противоречивые» результаты
физики и объяснить
известных к тому времени
экспериментов в области
электродинамики и оптики. В
последующее время СТО была
подкреплена экспериментальными
данными, полученными при изучении
движения быстрых частиц в
ускорителях, атомных процессов,
ядерных реакций и т. п.
"Я довольствуюсь
тем, что с изумлением
строю догадки об
этих тайнах и
смиренно пытаюсь
мысленно создать
далеко не полную
картину совершенной
структуры всего
сущего."
А. Эйнштейн.
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
ЭНШТЕЙНА
Теория относительности (или реляктевистская
механика) – это радикальное изменение
основополагающих фундаментальных представлений о
пространстве, времени, веществе и движении.
Общая теория относительности (ОТО) описывает
взаимосвязь физических процессов, происходящих в
ускоренно движущихся друг относительно друга
(неинерциальных) системах отсчета
Основные выводы из общей теории
относительности Эйнштейна (1915 г.)
Искривление пространства
вблизи тяготеющих масс
Замедление времени
вблизи тяготеющих масс
33
Скорость света – максимальная скорость
распространения любого взаимодействия.
Материальные тела не могут иметь
скорость большую, чем скорость света
(она равна 300000 км/с)
Черная дыра – астрономический объект,
гравитационное поле которого
удерживает излучение и вещество в
пределах радиуса Шварцшильда
Радиус Шварцшильда – критический
радиус черной дыры, соответствующий
скорости света
Теория относительности 1.ppt
