690 likes | 934 Views
RELATIVNOST GIBANJA. A ko se moja teorija relativnosti pokaže točnom Nijemci će me zvati Nijemcem, Švicarci - švicarskim građaninom, Francuzi - velikim znanstvenikom, a ako se pokaže netočnom Francuzi će me zvati Švicarcem, Švicarci - Nijemcem, Nijemci - Židovom.
E N D
RELATIVNOST GIBANJA • Ako se moja teorija relativnosti pokaže točnomNijemci će me zvati Nijemcem, • Švicarci - švicarskim građaninom, • Francuzi - velikim znanstvenikom, • a ako se pokaže netočnom • Francuzi će me zvati Švicarcem, • Švicarci - Nijemcem, • Nijemci - Židovom. • Albert Einstein (1879-1955) Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Relativnost Opća teorija relativnosti Klasična, Galileijeva Specijalna teorija relativnosti Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 v<<c v c v c vjednolika neakcelerirani sustavi vnije jednolika akcelerirani sustavi 17.stoljeće Einstein 1905.g. Einstein 1915.g.
KLASIČNA RELATIVNOST Postoji li u prostoru privilegirana točka, smjer, gibanje? Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Postoji li u vremenu privilegiran trenutak?
Klasičan princip relativnosti Newtonovi zakoni vrijede jednako bez obzira miruje li sustav (u kojem ih provjeravamo) ili se jednoliko translacijski giba (nerelativistički-brzinom puno manjom od brzine svjetlosti). Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
z’ S’ x’ y’ z Ovaj sustav se giba jednoliko brzinom v puno manjom od c (u smjeru osi x) Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y
z’ S’ x’ y’ z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y
z’ S’ x’ y’ z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c) Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu
z’ S’ x’ y’ T z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ Zadatak za obojicu: opišite položaj točke T T z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ Zadatak za obojicu: opišite položaj točke T T z r (x,y,z) Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 r ’ (x’,y’,z’) S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ U kakvoj su (matematičkoj) vezi r i r’ ? T z r Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 r ’ S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ U kakvoj su (matematičkoj) vezi r i r’ ? T z r Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 r ’ S v t y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
Galileijeve transformacije koordinata r = r’+ vt Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Galileijeve transformacije x koordinata točke koju mjeri opažač iz sustava S x’ kordinata točke koju mjeri opažač iz sustava S’ t vrijeme koje mjeri opažač iz sustava S t’ vrijeme koje mjeri opažač iz sustava S’ v brzina sustava S’ u odnosu na sustav S Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S’ S x’ x
Galileijeve transformacije vt T S’ S x x’ Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 x x’ x = vt + x’ t = t’
Galileijeve transformacije Transformacije koordinata x = x’+ vt koordinata u smjeru gibanja y = y’ z = z’ t = t’ Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
z’ S’ x’ y’ Zadatak za obojicu: izmjerite brzinu putnika P z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ Zadatak za obojicu: izmjerite brzinu putnika P z brzina (u S) je u brzina (u S’) je u’ Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu Opažač O’ – vlakovođa koji sjedi (miruje) u vlaku koji se giba jednoliko (brzinom v puno manjom od c)
z’ S’ x’ y’ U kakvoj su (matematičkoj) vezi u i u’ ? z brzina (u S’) je u’ brzina (u S) je u Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y peron vlak u = u’+ v
Galileijeve transformacije brzina u = u’+ v Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Zbrajanje (slaganje) brzina
Galileijeve transformacije Izvod transformacije brzina u brzina objekta koju mjeri opažač iz S Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 u’ brzina objekta koju mjeri opažač iz S’
Galileijeve transformacije Izvod transformacije brzina Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Galileijeve transformacije - klasična relativnost Transformacije koordinata x = x’+ vt koordinata u smjeru gibanja y = y’ z = z’ t = t’ Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Transformacije brzina slaganje ili zbrajanje brzina u = u’+ v
Galileijeve transformacije r = r’+ vt Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 u = u’+ v
KLASIČNA RELATIVNOST Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Eppur si muove ! Galileo Galilei (1564-1642)
Galileijeve transformacije i Newtonov zakon gibanja Zapišimo brzine Relacija zbrajanja brzina je tada Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Newtonov zakon gibanja je invarijantan na Galileijeve transformacije
Klasičan princip relativnosti Newtonovizakonivrijedejednako bezobziramirujelisustav (u kojemihprovjeravamo) ili se jednolikotranslacijskigiba (nerelativistički-brzinompunomanjomodbrzinesvjetlosti). Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
SPECIJALNA TEORIJA RELATIVNOSTI Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Što je neki pojam općenitiji to češće on ulazi u naše mišljenje, a što je posredniji njegov odnos prema osjetilnom iskustvu, to nam je teže razumjeti njegovo značenje. To je osobito slučaj s prirodoznanstvenim pojmovima na koje smo se bili navikli upotrebljavajući ih od djetinjstva. Uzmimo pojmove koji su u vezi s riječima GDJE KADA ZAŠTO POSTOJANJE pa se prisjetimo koliko silan opseg filozofije im bijaše posvećen. Mi u našim umovanjima nismo ništa bolji od ribe koja pokušava dokučiti sastav vode. Encyclopedia Britannica, 13th edition čuveni Einsteinov članak Prostor-vrijeme Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 KONCEPTI PROSTORA I VREMENA
Prvi poznati zapis o prostoru i vremenu kao različitim percepcijama istoga Space and duration are one. Edgar Allan Poe, Esej o kozmologiji, 1848. Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 KONCEPTI PROSTORA I VREMENA
Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 There is no difference between time and any of the three dimensions of space except that our consciousness moves along it. ... Scientific people…know very well that time is only a kind of space. novela The Time Machine, Herbert G. Wells, 1895. KONCEPTI PROSTORA I VREMENA
Zašto sam baš ja stvorio teoriju relativnosti.. Čini mi se da je razlog slijedeći: Normalno odrastao čovjek uopće ne razmišlja o problemu prostora i vremena. Po njegovom mišljenju on je s tim pojmovima rasčistio još u djetinjstvu. Ja sam se, međutim, razvijao tako sporo da su prostor i vrijeme zaokupljali moje misli i kada sam već bio odrastao. Albert Einstein Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 KONCEPTI PROSTORA I VREMENA
Da nismo nešto zaboravili .. transformirati ? ... Što je uopće gibanje ? Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 ..promjena položaja u v r e m e n u .. ... Što je uopće brzina ? ..kvocijent prijeđenog puta iv r e m e n a ..
z’ S’ x’ y’ Mjere li oba opažača isto vrijeme ? z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x Peron Prometnik... Vlak Vlakovođa... y Klasična fizika (mehanika, relativnost): DA Zagarantirana istodobnost
z’ S’ x’ y’ Što se događa ako v c ? Vrijedi li i tada zbrajanje brzina ? z Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S x y
Zadatak za obojicu: izmjerite brzinu putnika P z’ z brzina (u sustavu S’) je u’ brzina (u sustavu S) je u Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 S’ S x’ x y’ y raketa peron Opažač O’ – pilot koji sjedi (miruje) u raketi koja se giba jednoliko brzinom v usporedivom s c Opažač O - prometnik stoji (miruje) na peronu
Michaelson - Morley eksperiment 1881.g. krah klasične relativnosti krah koncepta etera Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 SPECIJALNA RELATIVNOST Specijalna teorija relativnosti Albert Michaelson (1852-1931)
Michaelson - Morley eksperiment - ideja Zemlja u ovoj točki putanje ide ususret svjetlosti zvijezde Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Svjetlost udaljene zvijezde Zemlja u ovoj točki putanje ide od smjera gibanja svjetlosti zvijezde
Michaelsonov interferometar, 1887 zrcalo M Smjer gibanja Zemlje Polupropusno zrcalo Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 zrcalo O izvor N OM=ON detektor: nije opažen pomak interferencijskih pruga tj. svjetlost je uvijek imala istu brzinu !
Lorentzove transformacije - izvod Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Fizički uvjeti za određivanje koeficijenata a,b,A,B 1) 2) 3) Za svjetlost 4)
Izraz za brzinu Lorentzove transformacije Lor.transf. Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Lorentzove transformacije Uvjet 1) Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Uvjet 2)
Lorentzove transformacije Uvjet 3) Za svjetlost Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 zbog
Lorentzove transformacije Dobivene relacije uvrstimo u izraz Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Novi izraz za slaganje brzina Za v<<c u’=u-v što je Galileijev izraz za slaganje brzina
Lorentzove transformacije Određivanje vrijednosti a iz uvjeta 4) Relacije veze koeficijenata Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 uvrstimo u Lor.transformacije
Lorentzove transformacije Koordinatu x’’ i vrijeme t’’ dobivamo iz x’, t’ i uvjeta v -v Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1
Lorentzove transformacije Budući da prema uvjetu 4) mora biti x=x’’ Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 a uvršten u relacije veze koeficijenata odnosno Lorentzove transformacije
Lorentzove transformacije Uobičajena je oznaka Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 Odnosno inverzne transformacije (x’,t’ x,t ; v -v)
Lorentzove transformacije Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1 SPECIJALNA RELATIVNOST
Posljedice specijalne teorije relativnosti Izv. prof. dr. sc. Rajka Jurdana Šepić FIZIKA 1