Презентация "Пространство - это вопрос времени"

Основные следствия постулатов теории относительности

Относительность одновременности

Два пространственно разделенных события, одновременные в одной ИСО, могут не быть одновременными в другой ИСО.

Относительность длины (расстояний)

• l 0 –длина тела в системе отсчета, где оно покоиться – собственная длина

Относительность длины (расстояний)

Относительность промежутка времени

t 0 – время, измеренное в системе отсчета, где точки системы неподвижны – собственное время

Парадокс близнецов

• Пусть возраст близнецов 20 лет. Близнец А остается на Земле , а В направляется к звезде Арктур ( 40 св.лет) и летит со скоростью υ=0,99 с .
• Время путешествия близнеца В в системе отсчета , связанной с близнецом А :

t=2L / υ= 80,8 (лет)

• На космическом корабле часы идут медленнее

γ = = 7, 09

Парадокс близнецов

• Т.е по часам близнеца В , время его путешествия
• t’= t / γ= 80,8/ 7,09= 11,4 (лет)

• 20+11,4=31,4 ( возраст близнеца В после возвращения)

• 20+80,8= 100,8 ( возраст близнеца А к моменту возвращения брата)

• ∆ t= 69,4 –разность в возрасте

На сколько лет путешественник будет моложе, чем оставшийся дома, - зависит от скорости полета.

• Например, если космонавты отправляются к звездной системе (и обратно), находящейся на расстоянии 500 световых лет от Земли, со скоростью v=0,9999c, то на это потребуется по их часам 14,1 года; в то время как на Земле пройдет 10 веков.

Релятивистский закон сложения скоростей

V 2 – скорость тела относительно неподвижной системы отсчета, V 1 – скорость тела относительно движущейся системы отсчета, V – скорость подвижной системы относительно неподвижной

Масса и энергия в специальной теории относительности

Масса и энергия в специальной теории относительности

• При увеличении скорости тела его масса не остается постоянной, а растет.

m 0 - масса покоящегося тела

Масса и энергия в специальной теории относительности

Импульс тела

Масса и энергия в специальной теории относительности

энергия покоя

Масса и энергия в специальной теории относительности

• эквивалентность массы и энергии

Е = mс 2  

• (где Е– энергия, m – масса тела,

с – скорость света).

Масса и энергия в специальной теории относительности

• Эйнштейн утверждал, что масса может превращаться в чистую энергию. В результате применения этого открытия в практической жизни появились атомная энергетика и 

ядерная бомба .

• Видео ядерный взрыв

Вывод

• если относительная скорость двух космических кораблей составляет 260 000 км/с, наблюдатели на каждом из кораблей будут считать, что другой корабль вполовину короче, часы на нем идут в два раза медленнее, продолжительность часа в два раза длиннее и масса корабля в два раза больше. Конечно, эти космонавты на своем собственном корабле найдут все совершенно нормальным. Если бы эти корабли смогли достичь относительной скорости, равной скорости света, наблюдатели на каждом из кораблей считали бы, что другой корабль сократил свою длину до нуля, приобрел бесконечную массу и что время на другом корабле замедлилось до полной остановки!

ОТО

Общая теория относительности

ПРОСТРАНСВО-ВРЕМЯ

• Интересным фактом является то, что, согласно общей теории относительности, тела не меняются при движении. Объекты четырехмерного мира на самом деле всегда неизменны, и при движении изменяются только их проекции, что мы и воспринимаем как искажение времени, сокращение или увеличение размеров и прочее.

Эйнштейн утверждал, что во время прохождения света вблизи больших масс должно наблюдаться искривление лучей. Это было подтверждено в 1919 г. Во время полного солнечного затмения участники Международной экспедиции сфотографировали звездное небо во время затмения. Сравнивая эти фотографии с фотографиями того же участка неба, но без Солнца, ученые обнаружили, что звезды сместились. Это результат смещения световых лучей от звезд при прохождении их вблизи Солнца.

• Gif 1496038015

Применение теории относительности

• «Значение теории относительности простирается на все процессы природы, начиная от радиоактивности, волн и корпускул, излучаемых атомом, и вплоть до движения небесных тел, удаленных от нас на миллионы лет».

Макс Планк

Черные дыры

• Медленный дополнительный поворот орбит планет, связанный с наличием гравитационного поля Солнца
• GPS и ГЛОНАСС
• Явление удаления галактик

Ни один ускоритель частиц не может быть рассчитан без теории относительности. И везде, где скорости приближаются к световым, механика Ньютона перестает работать, и там нужны формулы СТО. Для астрономии, астрофизики важна ОТО.

В честь Эйнштейна названы:

• Эйнштейний- единица 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.

Видео Трехмерная структура галактики Млечный Путь

Верю-не верю

• В основе теории относительности Эйнштейна лежит 3 постулата.
• Все процессы природы протекают одинаково в любой инерциальной системе отсчета.
• Размеры тел в движущейся системе отсчета остаются такими же, как в неподвижной.
• Молодо выглядящая женщина-астронавт, вернувшаяся из продолжительного космического полета, бросается к седовласому старцу и в разговоре называет его своим сыном. Возможно ли это?

Задача

1. Посчитать, на сколько мы сможем замедлить время, если будем мчаться на космическом корабле со скоростью 0,8с? Сколько будет длиться урок, если на Земле он 40 минут?

Дано:

τ =40мин

СИ

τ 0 – ?

2400с

υ =0,8с

Ответ: τ 0 = 24 мин.

2. Найдите полную энергию космического корабля с массой покоя 10 т, движущегося со скоростью 0,9 с. (с=3*10 8 м/с)

.

Дано:

m 0 = 10т

СИ

Е– ?

10000кг

υ =0,9с

Ответ: Е=206474,4 * 10 16 Дж

3. Какую скорость должно иметь тело, чтобы его продольные размеры уменьшились для наблюдателя в 3 раза?

Дано:

l=

v – ?

v – ?

c=3*10 8 м/с

v=c*

Ответ: v=2,8*10 8 м/с=0,94с

Вариант

Номер вопроса

1

Вариант 1

2

Вариант 2

Б

3

А

А

Б

4

А

5

В

А

В

Д

А

Альберт Эйнштейн

• Нет пространства и времени, а есть их единство.

• Человек - это часть целого, которое мы называем Вселенной, часть, ограниченная во времени и в пространстве.

• Учитесь у вчера, живите сегодня, надейтесь на завтра. Главное — не прекращать задавать вопросы… Никогда не теряйте священной любознательности.

Спасибо за внимание!