الفيزياء للأطفال

نظرية النسبية

نظرية النسبية هي في الواقع نظريتان ابتكرهما ألبرت أينشتاين في أوائل القرن العشرين. أحدهما يسمى النسبية "الخاصة" والآخر يسمى النسبية "العامة". سنتحدث في الغالب عن النسبية الخاصة هنا.

يمكنك معرفة المزيد عن جانبين مهمين جدًا من نظرية النسبية في هذه الصفحة حول سرعة الضوء وتمدد الوقت.

النسبية الخاصة

هناك فكرتان رئيسيتان تشكلان نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة.

1. مبدأ النسبية: قوانين الفيزياء هي نفسها لأي إطار مرجعي بالقصور الذاتي.

2. مبدأ سرعة الضوء: سرعة الضوء في الفراغ هي نفسها لجميع المراقبين ، بغض النظر عن حركتهم النسبية أو حركة مصدر الضوء.

ماذا يفعل "النسبي" "mean؟

المبدأ الأول المذكور أعلاه محير للغاية. ماذا يعني هذا؟ حسنًا ، قبل ألبرت أينشتاين ، اعتقد العلماء أن كل حركة حدثت ضد نقطة مرجعية تسمى "الأثير". ادعى أينشتاين أن الأثير غير موجود. قال إن كل الحركات كانت "نسبية". هذا يعني أن قياس الحركة يعتمد على السرعة النسبية وموقعمراقب.

مثال نسبي

أحد الأمثلة على النسبية هو تخيل شخصين على متن قطار يلعبان كرة الطاولة. القطار يسير على بعد حوالي 30 م / ث شمالاً. عندما تضرب الكرة ذهابًا وإيابًا بين اللاعبين ، تظهر الكرة للاعبين وهي تتحرك شمالًا بسرعة حوالي 2 م / ث ثم جنوبًا بسرعة 2 م / ث.

الآن تخيل شخصًا يقف بجانب مسارات السكة الحديد يشاهد لعبة بينج بونج. عندما تتحرك الكرة شمالًا ، يبدو أنها تتحرك بسرعة 32 م / ث (30 م / ث زائد 2 م / ث). عندما تضرب الكرة في الاتجاه الآخر ، فإنها لا تزال تبدو وكأنها تتحرك شمالًا ، ولكن بسرعة 28 م / ث (30 م / ث ناقص 2 م / ث). بالنسبة للمراقب الموجود بجانب القطار ، تبدو الكرة دائمًا متجهة شمالًا.

والنتيجة هي أن سرعة الكرة تعتمد على الوضع "النسبي" للمراقب. سيكون الأمر مختلفًا بالنسبة للأشخاص في القطار عن الشخص الموجود بجانب خطوط السكك الحديدية.

E = mc2

إحدى نتائج النظرية النسبية الخاصة هي معادلة أينشتاين الشهيرة E = mc2. في هذه الصيغة E هي الطاقة ، m كتلة ، و c هي السرعة الثابتة للضوء.

نتيجة مثيرة للاهتمام لهذه المعادلة هي أن الطاقة والكتلة مرتبطان. أي تغيير في طاقة الجسم يكون مصحوبًا أيضًا بتغيير في الكتلة. أصبح هذا المفهوم مهمًا في تطوير الطاقة النووية والقنبلة النووية.

الطولالانكماش

نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام للنسبية الخاصة هو انكماش الطول. يحدث تقلص الطول عندما تظهر الأشياء أقصر كلما كانت تتحرك بشكل أسرع بالنسبة للمراقب. يحدث هذا التأثير فقط عندما تصل الكائنات إلى سرعات عالية جدًا.

لإعطائك مثالًا على كيفية ظهور الكائنات التي تتحرك بسرعة كبيرة بشكل أقصر. إذا كانت مركبة فضائية يبلغ طولها 100 قدم تطير بواسطتك بسرعة 1/2 سرعة الضوء ، فسيبدو طولها 87 قدمًا. إذا زادت سرعة الضوء إلى 0.95 ، فسيبدو طولها 31 قدمًا فقط. بالطبع ، هذا كله نسبي. بالنسبة للأشخاص على متن سفينة الفضاء ، سيبدو طولها دائمًا 100 قدم.

اقرأ المزيد عن ألبرت أينشتاين ونظرية النسبية العامة.

الأنشطة

أجب عن عشرة أسئلة حول هذه الصفحة.

الفيزياء النووية والموضوعات النسبية

الذرة

العناصر

الجدول الدوري

النشاط الإشعاعي

نظرية النسبية

النسبية - الضوء والوقت

الجسيمات الأولية - الكواركات

الطاقة النووية والانشطار

علوم & GT ؛ & GT. فيزياء للأطفال