Презентация_Пипков_Александр

1.

Гравитационные волны:
экспериментальное
подтверждение теории
относительности
Пипков Александр Витальевич, 11 «А» класс
Руководитель: Григорович Ирина Ивановна
МБОУ «Средняя школа №2 имени Алексея
Круталевича» · Гвардейск, 2026 г.

2.

Введение
Что такое гравитационные
волны?
Цель и актуальность
Гравитационные волны — это
положило начало
колебания самого
принципиально новому способу
пространства-времени,
изучения Вселенной. Цель
распространяющиеся со
данной работы — изучить
скоростью света. Их
теоретические основы явления и
существование предсказал
воспроизвести ключевые идеи
Альберт Эйнштейн ещё в 1916
ОТО в доступном домашнем
году, однако прямое
эксперименте.
обнаружение состоялось лишь
спустя столетие — 14 сентября
2015 года обсерваторией LIGO.
Открытие гравитационных волн

3.

Общая теория относительности
1915 ГОД
Ключевые идеи ОТО
Гравитация — это не сила, а искривление
пространства-времени под действием массы
Массивные тела «вдавливают» пространство,
заставляя другие тела двигаться по искривлённым
траекториям
ОТО объясняет явления, недоступные механике
Ньютона: прецессию Меркурия, отклонение света у
Солнца

4.

История изучения гравитационных волн
1916–1918
1993
Эйнштейн теоретически предсказывает
Нобелевская премия по физике за
существование гравитационных волн
открытие двойного пульсара
1
2
3
4
1974
2015
Халс и Тейлор открывают двойной пульсар
Прямое детектирование LIGO: сигнал
PSR B1913+16 — косвенное
GW150914 от слияния двух чёрных дыр
подтверждение
Путь от теоретического предсказания до экспериментального подтверждения занял почти 100 лет — свидетельство
колоссальной технической сложности измерения.

5.

Свойства и источники гравитационных волн
Скорость
Поляризация
Распространяются со
Поперечные волны с
скоростью света c ≈ 3×10⁸
двумя поляризациями: + и
м/с
×
Деформация
Проницаемость
Относительное изменение
Практически не
расстояния ~ 10⁻²¹ —
взаимодействуют с
ничтожно мало
веществом и проходят
Слияния чёрных дыр и нейтронных звёзд, взрывы
сквозь всё
сверхновых, вращение двойных звёздных систем
Основные источники

6.

Метод и оборудование
эксперимента
Метод
Оборудование
Аналоговое моделирование на
эластичной мембране —
классический способ наглядно
(или разрезанный шарик)
показать искривление
пространства-времени и
Плотная эластичная ткань
Круглые пяльцы для
натяжения
Большой металлический
распространение волн от
шар (модель массивного
возмущения.
тела)
Маленькие шарики /
монеты
Линейка, секундомер,
камера телефона

7.

Ход эксперимента
Натяжение
Запуск шаров
Измерение
Растянуть ткань
на обруче
Катить малые
шары от края
Измерить время
распространения
(5 раз)
Модель поля
Поместить
тяжёлый шар в
центр
Создание
волны
Резко поднять и
опустить край
Каждый шаг повторялся 5 раз для получения достоверных результатов. Съёмка на видео позволила точнее фиксировать момент и скорость
распространения волны по мембране.

8.

Результаты эксперимента
24,6
5
см/с
повторений
Средняя скорость распространения волны по мембране
Проведено для каждого измерения
Что наблюдалось в ходе опыта
Тяжёлый шар отчётливо
Маленькие шарики двигались по
Возмущение края ткани
искривлял мембрану —
искривлённым траекториям
порождало волну,
аналог искривления
вокруг «массивного» центра
распространявшуюся по всей
пространства-времени
массивным телом
мембране

9.

Погрешности и способы их устранения
Вывод об ограничениях
Аналоговая модель принципиально не может воспроизвести реальный
масштаб явления: в природе деформация пространства составляет
~10⁻²¹, тогда как наша мембрана деформируется на сантиметры. Тем не
менее модель корректно передаёт качественную физику процесса.
Видеофиксация с последующим покадровым анализом —
наиболее эффективный способ повысить точность измерений в
данном опыте.

10.

Заключение
Цель достигнута
Гипотеза подтверждена
Изучена теория
гравитационных волн,
Модель наглядно
проведён воспроизводимый
демонстрирует искривление
аналоговый эксперимент
«пространства» и
распространение волн
Ценность проекта
Сложные идеи ОТО становятся доступны и понятны без
специального оборудования
Спасибо за внимание!