Урок 15. Замедление времени

РАЗДЕЛ I. Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова

Урок 15. Замедление времени

Цели: изучить факт замедления времени; научить решать задачи.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания

1. Почему результаты эксперименты Майкельсона-Морли противоречили классическому закону сложения скоростей?

2. Почему осуществление событий в нашем чувственном восприятии не означает их одновременности?

3. Почему, глядя на звездное небо, мы как бы зондируем прошлое?

4. Будет ли определенным порядок следования событий, если разделяющий их промежуток времени больше времени, необходимого для распространения света между ними?

II. Изучение нового материала

Согласно классическим представлениям течение времени абсолютно. Предполагалось, что движущиеся часы не изменяют своего ритма. Наблюдения световых явлений показывают, что движущиеся часы изменяют свой ритм. Пилот космического корабля, движущегося со скоростью V, может измерять время по часам, покоящимся относительно корабля.

Время t’ называется собственным временем. Собственное время - время, измеренное наблюдателем, движущимся вместе с часами.

Время в неподвижной системе отсчета и движущейся относительно нее течет с разной скоростью, t ≠ t’.

-     время неподвижного наблюдателя.

Явление замедления времени обнаруживается экспериментально, при наблюдении распада нестабильных элементарных частиц, таких, как мюон, п-мезон. Среднее время жизни мюона, т. е. время между рождением мюона и его распадом, в системе покоя в среднем т₀ = 2,2 · 10^-6 (t’). Чем быстрее движется мюон относительно лабораторной системы, тем больше время его жизни.

Если бы удалось макроскопическому телу сообщить скорость, близкую к скорости света, то космонавт, стартовавший с Земли и проведший в космосе по часам ракеты, скажем, 1 год, с точки зрения обитателей Земли провел бы там 10 лет. В то время как на земле пройдет 10 лет и люди постареют на 10 лет, на ракете пройдет 1 год и космонавт постареет на 1 год.

III. Решение задач.

1. Ракета движется относительно неподвижного наблюдателя со скоростью, равной 0,6 скорости света в вакууме. Какое время пройдет по часам неподвижного наблюдателя, если по часам, движущимся вместе с ракетой, прошло 6 лет? (Ответ: т = 7,5 лет.)

2. Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся относительно Земли со скоростью, равной 0,4 скорости света, за 25 земных лет? (Ответ: τ₀ ≈ 23 года.)

Домашняя работа

П. 46 на с. 329. Задачи 193-194.