Презентация "Релятивистская механика" (1 класс) по физике – проект, доклад

11 класс

Релятивистская механика

aelita

Подготовила : учитель физики СОШ №10 г.Ельца Липецкой обл. Черепкова Я.Ю.

Предпосылки

1881г Альберт Майкельсон и Эдуард Морли. – Движение Земли вокруг Солнца не влияет на скорость распространения света. υ₁=υ₂ Согласно классическому закону сложения скоростей : Скорость света , распространяющегося вдоль направления движения Земли вокруг Солнца υ₁ = с + υ Скорость света , распространяющегося в противоположном направлении υ₂ = с - υ, с- скорость света ,излучаемого источником; υ= 2,96 108 м/с – скорость движения Земли вокруг Солнца υ₁≠υ₂

Альберт Эйнштейн

В 1905 г., когда ему было 26 лет и он трудился чиновником в патентном бюро, им была создана специальная теория относительности. Десять лет спустя он создал общую теорию относительности.

Постулаты СТО А. Эйнштейна:

Все законы природы одинаковы в ИСО. Скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО. Скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия. Материальные тела не могут иметь скорость большую , чем скорость света с= 3 10 м/с.

ОТО (общая теория относительности)- описывает взаимосвязь физических процессов , происходящих в ускоренно движущихся относительно друг друга системах отсчета (НИСО) СТО (специальная теория относительности ) - рассматривает взаимосвязь физических процессов , происходящих только в инерциальных системах отсчета.(ИСО)

Относительность времени

«Минута — величина относительная: если у вас свидание с симпатичной девушкой, то она пролетит как мгновение, а если вы сидите на раскаленной плите, то она покажется вечностью». Так сам Эйнштейн пытался объяснить простыми словами свою теорию относительности. Собственное время t‘ – время ,измеренное наблюдателем , движущимся вместе с часами.

С точки зрения внешнего наблюдателя импульс достигнет верхнего зеркала за t , то по т.Пифагора (с t)²= (υt)²+ (ct’)² Если время в неподвижной и подвижной СО течет одинаково t=t’ , то с² = υ²+ с² ?????

Время в неподвижной и движущейся СO течет с разной скоростью : t≠ t‘ . тогда t² ( c² - υ²) = c² t’ ²

t = γ = t = γ t'

В системе ,движущейся со скоростью близкой к скорости света, время течет в γ медленнее. При движении замедляются все физические процессы , в том числе и химические реакции в человеческом организме

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 (св.лет) На космическом корабле часы идут медленнее γ = = 7, 09 Т.е по часам близнеца В , время его путешествия t’= t / γ= 80,8/ 7,09= 11,4 (св.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

Относительность расстояния

Собственная длина l0 - длина в системе К', в которой тело покоится. Система К’ движется относительно К со скоростью υ. Длина тела относительно системы К равна l . l 0 = l Т.е при движении со скоростью близкой к скорости света размеры тела сокращаются.

Масса покоя mﻩ - масса тела в СО , в которой тело покоится. При движении со скоростью близкой к скорости света масса тела увеличивается. mﻩ m = Импульс : p = mﻩ υ При υ →с , m → ∞ , поэтому а →0 и скорость практически перестает возрастать , как бы долго не действовала сила.

Любое тело уже благодаря факту существования обладает энергией. Е ﻩ = m ﻩ c² -энергия покоя m ﻩ c² Е = m c² = формула А.Эйнштейна ∆Е = ∆ m c² E ² = c² p ² + c m²

Черные дыры

Черная дыра образуется при гравитационном сжатии массивной звезды . Если масса звезды более чем в 3 раза превосходит массу Солнца , ядро этой звезды , сжимаясь , достигает такой плотности , что даже свет не может преодолеть силы его тяготения. Интенсивное рентгеновское излучение , наблюдавшееся из определенной области звездного неба , астрономы объяснили резким ускорением звездного вещества , втягивающегося в исключительно мощный гравитационный центр. υ = R = Согласно 1 постулату СТО – максимальное значение скорости равно скорости света.

Радиус Шварцшильда : R ш = Если частица находится от центра черной дыры на R c. Это противоречит постулатам

Следствия из противоречия : Никакая частица , находящаяся внутри сферы радиусом Rш , не может покинуть черную дыру. Отсутствие излучения из черной дыры Радиус черной дыры массой , равной массе Солнца : Rш ≈ 3 км Мы не можем наблюдать события ,происходящие внутри сферы ,ограничивающей черную дыру , т.к свет не может из нее выйти наружу. Поэтому поверхность черной дыры радиусом Rш называется горизонтом событий.