Теория относительности

Теория относительности

Автор: Михайлов С.Б.

Учитель физики

МОУ Сукромленская СОШ.

Торжокского района

Тверской области

2014 г.

Согласно классическим представлениям о пространстве и времени, считавшимся на протяжении веков незыблемыми, движение не оказывает никакого влияния на течение времени ( время абсолютно ), а линейные размеры любого тела не зависят от того, покоится ли тело или движется ( длина абсолютна ). Специальная теория относительности Эйнштейна – это новое учение о пространстве и времени , пришедшее на смену старым ( классическим ) представлениям.

Теория относительности – это физическая теория, описывающая свойства пространства и времени, а также закономерности относительного движения тел, обусловленных этими свойствами.

Инерциальные системы отсчета – системы отсчета, которые находятся в состоянии покоя или движутся прямолинейно равномерно

Неинерциальные системы отсчета – системы отсчета, которые движутся с ускорением

В 1632 г. Галилео Галилей сформулировал принцип относительности:

все механические явления протекают в любых инерциальных системах отсчета одинаковым образом. Все законы механики инвариантны по отношению к любым инерциальным системам отсчета.

Вторая половина XIX века , Дж.К. Максвелл сформулировал основные законы электродинамики

Распространяется ли принцип относительности, справедливый для механических явлений, на электромагнитные явления?

Причины создания СТО

1. Ситуация в физике к концу ХIХ в.

2. Кризис науки на рубеже веков.

3. Пути выхода из кризиса.

4. Создание специальной теории относительности.

Самое прекрасное и глубокое переживание, выпадающее на долю человека,- это ощущение таинственности. А. Эйнштейн

1880 г. Макс Планк решает посвятить свою жизнь физике. Его отговаривает Фредерик Жолли: «Занятия физикой не имеют никакой перспективы, т. к. после открытия закона сохранения энергии Джоулем и Майером, весьма близка к той степени совершенства, какою вот уже столетия обладает геометрия».

Новые открытия

1887 г. - Столетов открыл фотоэффект.

1890 г. - Лебедев измерил световое давление.

1895 г. - Открыты рентгеновские лучи.

1896 г. - Беккерель открыл явление радиоактивности

1897 г. - Дж. Томсон измерил массу и заряд электрона.

1902 г. - Кауфман доказал зависимость массы электрона от его скорости.

1902 г. - Обнаружена взаимопревращаемость элементов, Содди предложил теорию α –распада.

Возникшие проблемы

Классическая физика не могла объяснить:

• явление фотоэффекта;
• спектр излучения нагретых тел;
• взаимопревращаемость химических элементов;
• опыт Майкельсона - Морли;
• появление энергии при радиоактивном распаде;
• изменение скорости электрона в зависимости от его скорости

Пути выхода из кризиса

1. Объявить несостоятельными принцип относительности Галилея и выделить преимущественную систему отсчёта;

2. Считать неправильными уравнения Максвелла;

3. Отказаться от классических представлений, пересмотрев их с новой точки зрения.

Создание релятивистской механики

Без участия воображения все наши сведения о природе ограничились бы классификацией фактов. Д. Тиндаль

СТО –это представления о времени и пространстве на основе постоянства скорости света и принципа относительности. Она рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в ИСО.

ОТО описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся относительно друг друга системах.

Постулаты СТО

С тех пор, как на теорию относительности навалились математики, я сам перестал её понимать. А. Эйнштейн

1. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО.

Следствие:

Скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия.

Постулаты СТО

Самый глубокий фундамент науки – это уверенность в том, что в природе одинаковые явления наступают при одинаковых условиях. Нильс Бор

.

2. Принцип относительности:

Все законы природы одинаковы во всех ИСО.

Следствия:

1. Относительность времени.

2. Относительность расстояний.

3. Относительность массы.

4. Взаимосвязь массы и энергии.

5. Релятивистский закон сложения скоростей.

Относительность одновременности

Следствия постулатов СТО

1. Относительность расстояний

Следствия постулатов СТО

2. Относительность промежутков времени

Следствия постулатов СТО

3. Релятивистский закон сложения скоростей

При увеличении скорости тела его масса не остается постоянной; она тоже увеличивается.

m

m =

0

υ

√

2

1 -

с

2

m

-

масса покоящегося тела

0

m

-

масса того же тела, двигающегося со скоростью υ

С помощью теории относительности Эйнштейн установил замечательную по своей простоте и общности формулу связи между энергией и массой:

  Если изменяется энергия системы, то изменяется и ее масса:

- Релятивистский закон сложения скоростей

- Релятивистский импульс

- Закон взаимосвязи массы и энергии