Teorija relativnosti lutk: Vsebina je preprosto razložena
Ko pomislimo na teorijo relativnosti, ponavadi pride na misel formula E = mc². Ta praktični nasvet vam bo povedal, za kaj gre v tej formuli in kaj bi morali vedeti o "relativnosti".
Teorija relativnosti je preprosto pojasnila
Teorija relativnosti se ukvarja s prostorom, časom in gravitacijo in je bila resničen mejnik v fiziki. Mnogo stvari, kot so warp pogon in potovanje po času, je omogočilo malo več. Sestavljen je iz dveh teorij.
- Posebna teorija relativnosti. Pojasnjuje vedenje časa in prostora z vidika opazovalcev.
- Splošna teorija relativnosti. Gravitacijo opisuje kot ukrivljenost časa in prostora, ki jo ustvarijo na primer velike mase, kot so zvezde.
izjava
V fiziki se referenčni sistem imenuje prostorsko-časovna struktura, ki je potrebna za natančno opisovanje lokacijsko odvisnih procesov. Inercijski sistem je referenčni sistem, v katerem delci brez sile počivajo ali se premikajo po naravni poti s konstantno hitrostjo. Na primer, čas v enem inercialnem sistemu mineva počasneje kot v drugem.
- Po Einsteinovi posebni teoriji relativnosti so vsi inercijski sistemi po naravi enaki. Če čas v enem sistemu mineva hitreje kot v drugem, veljata obe lastnosti. Čas leti hitreje in hkrati normalno.
- Vendar je treba opozoriti, da noben sistem, predmet ali delček ne more biti hitrejši od svetlobe. Pri 299792.458 km / s je hitrost svetlobe (c) zgornja meja hitrosti. Žal letenje vesoljske ladje z "dvakratno hitrostjo svetlobe" v nekaterih znanstveno-fantastičnih filmih ni mogoče.
E = mc² - to pomeni formula
Skoraj vsi jih poznajo, nihče pa ne ve, kako jih dejansko uporabiti: govorimo o znameniti formuli E = mc². S tem je mogoče izračunati energijo glede na relativno maso.
- Po Einsteinu sta energija in masa (npr. Z delci) enakovredni.
- Skupno energijo (E) lahko izračunamo po formuli E = mc² z m = m ': √ (1 - v²: c²). V tem primeru je m 'masa v mirovanju. Vendar formule ni mogoče uporabiti za "klasično" fiziko, temveč velja le za relativistično fiziko.
Teorija relativnosti: kaj so časovna širitev in krčenje dolžine?
Glede na hitrost (predmeta) lahko vplivamo na čas (ki preteče glede na opazovalca) ali na dolžino (predmeta). Čas in dolžina sta odvisna od hitrosti.
- Hitreje, ko se predmet giblje v prostoru, počasnejši čas mineva v primerjavi z opazovalcem, ki počiva. Tudi v bližini velikih množic čas mineva počasneje. Podrobnejše informacije najdete v našem članku o "Časovni raztezki".
- Ko se predmet premika z veliko hitrostjo v vesolju, se stisne tudi njegova dolžina (v smeri hitrosti). Tudi tukaj boste našli ločen članek, ki obravnava krčenje dolžine.
Ukrivljenost prostora in časa: velike mase v prostoru
Nazadnje bi se radi posvetili velikim množicam v vesolju (na primer planetu).
- Kot že veste iz našega članka o časovnem raztezanju, čas mineva počasneje blizu velikih množic.
- Velike mase, kot je zvezda, upogibajo prostor (in čas). Na ta pojav si lahko mislite kot na veliko krpo, ki se "upogne", ko nanj položite nekaj težkega, kot je lubenica. Prostor-čas je ukrivljen podobno. To pomeni, da svetlobo odbijajo tudi velike mase.
Einsteinova teorija relativnosti: Te formule bi morali uporabljati
V relativistični fiziki se uporablja veliko različnih formul. Pokazali vam bomo najpomembnejše, kar bi morali vedeti.
- Formula za relativni čas je ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). V tem primeru bi radi izračunali, koliko sekund preteče v sistemu, ki se giblje s hitrostjo 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6.712 s. To pomeni, da v pospešenem sistemu mineva 5 sekund, v mirujočem sistemu mine približno 7 sekund! Pri svetlobni hitrosti bi bilo v imenovalcu 0. To bi pomenilo ∞.
- Formula za krčenje dolžine je l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Relativna dolžina je odvisna od osnovne dolžine in hitrosti. Pri hitrosti svetlobe bi bila dolžina 0!
- Iz tega članka poznate tudi formulo E = mc² z m = m ': √ (1 - v²: c²).
- Nazadnje obstaja formula za relativistični Doplerov učinek (za profesionalce). Dopplerjev učinek boste opazili, ko se na primer mimo vas vozi policijski avtomobil s sireno. Ta pojav lahko analogno uporabimo za relativistično fiziko: frekvenca je odvisna od hitrosti. Če se oddajnik in sprejemnik elektromagnetnih valov (npr. Svetlobe) odmakneta drug od drugega, se frekvenca spremeni. Velja naslednje: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Če obvladate te osnovne formule, lahko že rešite številne relativistične težave.