Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности.

Принцип относительности в механике. Постулаты теории относительности.

• Г. Галилей ввел в классическую механику принцип относительности, смысл которого следующий: законы механики имеют один и тот же вид во всех инерциальных системах отсчета.
• ИСО – система, в которой выполняется закон инерции (I закон Ньютона) – скорость тела не меняется, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано
• В классической механике считалось само собой разумеющимся, что время течёт одинаково во всех ИСО, что пространственные масштабы и масса тел во всех ИСО также остаются одинаковыми.

• И.Ньютон ввёл в физику постулаты об абсолютном времени и абсолютном пространстве, он писал:

“ Абсолютное время, истинное или математическое течёт одинаково…. Абсолютное пространство в силу своей природы….. всегда остаётся одинаковым и неподвижным”

• До середины XIX в. считали, что все физические явления можно объяснить на основе механики Ньютона.

• В середине XIX в. была создана теория электромагнитных явлений (теория Максвелла)

• Перед учеными встала проблема согласования теорий электромагнетизма и механики. Кроме того, в 1881 году американские ученые А. Майкельсон и Э.Морли установили, что движение Земли никак не сказывается на скорости распространения света, закон сложения скоростей, принятый в классической механике, в данном случае не выполняется и появились сомнения в том, что масса тела всегда постоянна .

• Чтобы объяснить все эти противоречия, нужна была новая теория. Эту теорию и создал в начале века А.Эйнштейн с помощью введения новых постулатов, согласующихся со всеми опытами

• В 1905 году А.Эйнштейн  предложил специальную (частную) теорию относительности СТО , на основе которой можно совместить механику и электродинамику.

• I постулат :

Принцип относительности:   все законы природы имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета.

• II постулат :

Принцип постоянства скорости света:   свет распространяется в вакууме с определенной скоростью с, не зависящей от скорости источника и от скорости приемника светового сигнала.

Современная физика подразделяется на:

• классическую механику , которая изучает движение макроскопических тел с малыми скоростями  (v
• релятивистскую механику , которая изучает движение макроскопических тел с большими скоростями  (v
• квантовую механику , которая изучает движение микроскопических тел с малыми скоростями  (v
• релятивистскую квантовую физику , которая изучает движение микроскопических тел с произвольными скоростями (v? c).

Работа в группах

- Что такое материя?

• Материя является лишь одной из возможных форм энергии

– Можно ли превратить материю в энергию?

• Материя – это форма энергии, которая может быть превращена в другие виды энергии

Работа в группах

– Идут ли медленнее часы в летящем космическом корабле?

• Замедление времени проявляется только при скоростях, близких к скорости света, составляющей 300 000 км/с

– Удастся ли мне дожить до 4000 года?

• Путешествуя на очень быстром космическом корабле, при υ 99, 94 % от скорости света (на корабле пройдет 70 лет, а на Земле 2000 лет)

Работа в группах

– Подарит ли чёрная дыра вечную жизнь?

• Нет, в гигантском гравитационном поле существовать нельзя, для космонавта на борту пройдет всего 10 лет

– Было ли начало времени?

• Понятие «время» имеет смысл только, когда есть вещество, т.е. точка отсчета времени Большой взрыв, когда образовалось вещество

– Будет ли конец времени?

• Время – вторичная величина, которая имеет, вероятно, начало и конец, оно пришло к нам из Вселенной и исчезнет с ее исчезновением

C Г никогда не переходят 2. Кто утверждал, что все ИСО равноправны, и во всех ИСО не только механические, но и все другие физические законы имеют одинаковую форму? А Г.Галилей Б И.Ньютон В А.Эйнштейн " width="640"

Мини-тест

1. Укажите, при каких условиях законы СТО переходят в законы классической механики:

А при V Б при V=C В при V C Г никогда не переходят

2. Кто утверждал, что все ИСО равноправны, и во всех ИСО не только механические, но и все другие физические законы имеют одинаковую форму?

А Г.Галилей Б И.Ньютон В А.Эйнштейн

3. Укажите правильное утверждение:

А в классической физике скорость взаимодействия тел конечна и равна скорости света в вакууме, в релятивистской физике скорость взаимодействия мгновенная;

Б в классической физике скорость взаимодействия тел считается мгновенной, в релятивистской физике существует максимальная конечная скорость взаимодействия - скорость света в вакууме.

4 . Некоторая звезда удаляется от Земли со скоростью V, свет, испущенный этой звездой, приходит на Землю со скоростью :

А С Б С-V B C+V.

5. Два автомобиля движутся навстречу друг другу. Скорость каждого относительно земли равна V. Чему равна скорость света фар первого автомобиля в системе отсчёта, связанной со вторым автомобилем? Скорость света в системе отсчёта, связанной с Землёй, равна С.

А С Б С+ V В С + 2 V Г С – V Д С - 2 V

Ответы: 1 А, 2 В, 3 Б, 4 А, 5А

Рефлексия

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?