Элементы специальной теории относительности

1.

2. СТО

СТОТеория, заменившая механику
Ньютона
при
описании
движения тел со скоростями,
близкими к скорости света.
При
малых
скоростях
различия между результатами
СТО
и
ньютоновской
механикой
становятся
незначительными.

3. СТО

Специальная
теория
относительности
была
разработана в начале XX
века
усилиями
Г.
А.
Лоренца, А. Пуанкаре и А.
Эйнштейна

4. А. Пуанкаре

Высказал
предположение
о
принципиальной не
наблюдаемости
движения
относительно
эфира.

5. Г. А. Лоренц

«Положение вещей было бы
удовлетворительным, если бы
можно
было
с
помощью
определенных
основных
допущений показать, что многие
электромагнитные
явления
строго, то есть без какого-либо
пренебрежения членами высших
порядков,
не
зависят
от
движения системы. … На
скорость налагается только то
ограничение, что она должна
быть меньше скорости света»

6. А. Эйнштейн

создатель общей теории
относительности

7. История создания СТО

8.

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.
Теория относительности – это физическая теория,
описывающая свойства пространства и времени,
а также
закономерности относительного движения тел,
обусловленных этими свойствами.

9.

Инерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые находятся в
состоянии покоя или движутся
прямолинейно равномерно
Неинерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые движутся с
ускорением

10.

В 1632 г. Галилео Галилей
сформулировал
принцип относительности:
все механические явления
протекают в любых
инерциальных системах
отсчета одинаковым
образом. Все законы
механики инвариантны по
отношению к любым
инерциальным системам
отсчета.

11.

Вторая половина
XIX века,
Дж.К. Максвелл
сформулировал
основные законы
электродинамики
Распространяется ли
принцип относительности,
справедливый для механических явлений,
на электромагнитные явления?

12.

Закон сложения скоростей

13.

Первый постулат –
Принцип относительности Эйнштейна:
все процессы природы протекают
одинаково во всех ИСО.
Второй постулат:
скорость света в вакууме
одинакова для всех ИСО.
Она не зависит ни от скорости
источника, ни от скорости
приемника светового сигнала.

14.

15.

16.

v1 v
u
v1v
1 2
c
- Релятивистский закон
сложения скоростей
- Релятивистский
импульс
E mc2
m0c 2
v2
1 2
c
p mv
m
m
v2
1 2
c
- Закон взаимосвязи
массы и энергии
p
m0v
v2
1 2
c
Ft

17.

1. Что описывает теория относительности?
2. Дайте определение инерциальных и неинерциальных
систем отсчета.
3. В чем состоит принцип относительности Галилея?
4. Каковы противоречия между законами классической
механики и законами электродинамики?
5. Каковы основные постулаты теории относительности?
6. Расскажите об относительности одновременности.
7. В чем состоит парадокс близнецов?
8. Запишите формулы основных релятивистских законов.

18.

19. Специальная теория относительности

Большинство парадоксальных и противоречащих
интуитивным представлениям о мире эффектов,
возникающих при движении со скоростью,
близкой к скорости света, предсказывается
именно специальной теорией относительности.
Самый известный из них — эффект замедления
хода часов, или эффект замедления времени.
Часы, движущиеся относительно наблюдателя,
идут для него медленнее, чем точно такие же часы
у него в руках.

20. Кривизна пространства-времени

Кривизна пространствавремени

21. 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 пространственновременных интервалах между событиями,
которые объединяют их удаленность друг от
друга — как по времени, так и в пространстве.

22.

Графическая иллюстрация искривления пространства-времени под
воздействием материальных тел. Слева — незначительная воронка,
образовавшаяся под воздействием Солнца; в центре — гравитационное
поле более тяжелой нейтронной звезды; справа — глубокая воронка без
дна, представляющая черную дыру.

23. Применение

Общая теория относительности помогает
объяснить
явления,
которые
мы
наблюдаем в космосе.
Примеры: незначительные отклонения
Меркурия от стационарной орбиты;
искривление
электромагнитного
излучения далеких звезд при его
прохождении
в
непосредственной
близости от Солнца.

24. Ошибки теории

Итак, приходится признать, что теория
относительности
не
доказана
экспериментальным путем, а все так
называемые
доводы
и
доказательства
вызывают резонные возражения.
Пример: Если время не замедляется, как обещал нам
Эйнштейн, то инопланетяне никогда не доберутся до
нас, равно как и мы до них. Человек, отправившийся в
великое космическое путешествие старится теми
же темпами, что и его брат-близнец - домосед,
дряхлеющий где-нибудь в городской квартирке.

25. СТО

мир состоит из... незримо тонких,
вибрирующих нитей. От характера их
колебаний зависит облик элементарных
частиц
(
противоречит
квантовой
физике)

26.

С математической точки зрения теория
относительности выстроена, в самом деле,
безупречно. "Ошибку", заложенную в ней, мы
осознаем только сейчас: теория эта не имеет
никакого
отношения
к
реальной
действительности. Причина тут кроется в
особенностях мышления Эйнштейна. Для него
мироздание представлялось областью чистой
кинематики.
Предложенные
им
формулы
учитывали одни лишь особенности движения
тел.

27. В честь А.Эйнштейна названы:

Эйнштейнийединица
энергии,
применяемая в фотохимии.
элемент
№99
Эйнштейний
в
Периодической
системе
элементов
Менделеева.
астероид 2001 Эйнштейн.
кратер на Луне.
квазар Крест Эйнштейна.
премия мира имени А. Эйнштейна.
многочисленные улицы городов мира.

28.

+916 548 20 28 Константин Анатольевич

29.

1.
2.
3.
4.
5.
Приведите пример, в каком случае тело может
двигаться со скоростью большей чем скорость света.
Что происходит с массой тела при движении со
скоростью близкой к скорости света?
Что происходит со временем при движении тела со
скоростью близкой скорости света?
Как уменьшить размер тела, не меняя его
форму(деформировать, менять форму нельзя )
Найдите с какой скоростью будет лететь пуля
относительно стороннего наблюдателя, выпущенная с
космического корабля, летящего со скоростью 0,7С.
Скорость пули относительно корабля 0,3С (ответ округлите)

30.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
С какой скоростью движется тело, если его продольные размеры уменьшились
на 30%?
Космический корабль движется со скоростью 0,87 с. При этом его масса, масса
космонавтов, масса продуктов питания увеличивается в 2 раза. Как изменится
время использования запаса питания для космонавтов?
Сколько времени свет идет от Земли до Плутона? Расстояние от Земли до
Плутона 5,9 млрд. км. Ответ округлите до целых
Чему равна масса тела, движущегося со скоростью 0,8 с. Масса покоящегося
тела 6 кг.
С какой скоростью должна лететь ракета, чтобы время в ней замедлялось в 3
раза?
Космический корабль движется со скоростью 0,5 с относительно Земли. Из
космического корабля испускается световой сигнал в направлении движения
корабля. Чему равна скорость светового сигнала относительно Земли?
Сколько времени свет идет от Земли до Меркурия? Расстояние от Земли до
Меркурия 58 млн км.
Длина покоящегося стержня 10 м. Чему будет равна его длина при движении со
скоростью 0,6 с?
Ракета движется со скоростью 0,968 с. Во сколько раз отличается время,
измеренное в ракете, от времени, измеренного по неподвижным часам?

31. Реши задачи

1.
2.
Какую массу удалось бы поднять на высоту 50 м за счет энергии при
полном превращении 0,5 г массы в энергию?
Первый космический корабль стартует с Земли со скоростью V1 = 0,68 с .
Второй космический корабль стартует с первого космического корабля в
том же направлении со скоростью V2 = 0,86 с . Вычислите скорость
второго космического корабля относительно Земли.