Efekty relatywistyczne

1. Teoria względności dotyczy wszystkich inercjalnych układów odniesienia (czyli układów poruszających się ruchem jednostajnym prostoliniowym względem innego układu inercjalnego) i opiera się na dwóch podstawowych postulatach. POSTULATY STW. Prędkość światła jest taka sama dla wszystkich obserwatorów, niezależnie od wykonywanych przez nich ruchów. Obserwowane prawa są takie same dla wszystkich obserwatorów inercjalnych. Efekty relatywistyczne

3. Została opracowana przez Einsteina w roku 1905. Zajmuje się ona ciałami lub układami, które albo poruszają się względem siebie ze stałą prędkością, albo też nie poruszają się wcale (poruszają się ze stałą zerową prędkością). Szczególna teoria względności

4. a) względność ruchu - ruch można rozpatrywać tylko w odniesieniu do jakiegoś układu. Einstein uważał, że nie można wykryć eteru (ośrodka w którym, jak uważali ówcześni uczeni, rozchodzi się światło, a który wypełnia cały wszechświat) ponieważ nieruchomy eter byłby jedynym nieruchomym ciałem we wszechświecie, posiadałby ruch absolutny. Stwierdziliśmy jednak, że możemy wykryć jedynie ruch względny, dlatego też nie możemy wykryć eteru. Podstawowe postulaty teorii:

5. b) stałość prędkości światła - prędkość światła wynosi około 300 tys. km/s i jest stała względem obserwatora tzn. nie zależy ona od tego czy obserwator zbliża się do źródła światła czy oddala. Podstawowe postulaty teorii: ryc.: Względność ruchu w teorii względności

6. Omówimy je na obrazowym przykładzie dwóch rakiet poruszających się względem siebie z dużą prędkością. Wnioski wynikające z postulatów. a) skrócenie długości - jeśli obserwator lecący w rakiecie A ma możliwość mierzenia długości rakiety B, gdy obie poruszają się względem siebie z prędkością V, to matematyczne obliczenia mówią, iż rakieta B wyda się skrócona. Zjawisko to nosi nazwę skrócenia Fitzgeralda-Lorentza i opisujemy je wzorem: L` - długość skróconej rakiety L - długość początkowa v - prędkość rakiety A względem rakiety B c - prędkość światła

7. b) wzrost masy wraz z prędkością - wartość masy m` rakiety B otrzymana przez obserwatora A jest zależna od ich prędkości względem siebiei opisuję ją wzór: Wnioski wynikające z postulatów. m` - masa poruszającej się rakiety(tzw. masa relatywistyczna) m - masa spoczynkowa rakiety v - prędkość rakiety A względem rakiety B c - prędkość światła Wartość masy m` rakiety B dla obserwatora B jest równa m ponieważ jego prędkość względna jest równa zero(masa nie zmienia się).

8. c) dodawanie prędkości - jeżeli dwa pojazdy mają prędkości V=160 tys. km/s względem jakiegoś układu, te same kierunki, lecz poruszają się w przeciwne strony to na podstawie podanego wzoru obliczymy, że prędkość jednej rakiety względem drugiej wynosi 250 tys. km/s, a nie 320 tys. km/s (jak wynikałoby to z teorii Newtona) ponieważ żadne ciało nie może poruszać się z prędkością względną większą niż 300 tys. km/s. Wnioski wynikające z postulatów. Vab - prękość rakiety A względem rakiety B Va - prędkość rakiety A względem określonego układu Vb - prędkość rakiety B wzgledem tego samego układu c - prędkość światła

9. d) równoważność masy i energii - wniosek ten opisuje najsławniejszy i najprostszy, a jakże genialny wzór Einsteina: Wnioski wynikające z postulatów. E - energia m - masa ciała c - prędkość światła Jeżeli masa ciała jest całkowicie zamieniona w energię tak, że żadna część tej masy nie pozostała w dawnej postaci, to ilość otrzymanej energii jest dana tym równaniem.

10. e) zwolnienie czasu (dylatacja czasu) - oznacza zwolnienie tempa upływu czasu wraz ze wzrostem prędkości. Wnioski wynikające z postulatów. t` - zwolnienie czasu w układzie A względem układu B t - czas w układzie B v - prędkość układów względem siebie c - prędkość światła Jeżeli ze wzoru otrzymamy np. 0.5 oznacza to, że czas u obserwatora B płynie dwa razy wolniej niż u obserwatora A. Ma to miejsce przy V=270 tys. km/s. Pojęcie "względności jednoczesności zdarzeń" było podstawą rozumowania Einsteina. Oznaczało ono, że dane zdarzenie obserwowane przez obserwatora A i obserwatora B nie musi być równoczesne. Czas spostrzeżenia danego zdarzenia przez tych dwóch obserwatorów jest zależny od ich prędkości względem siebie.