ფიზიკა ბავშვებისთვის

ფარდობითობის თეორია

ფარდობითობის თეორია არის ორი თეორია, რომელიც ალბერტ აინშტაინმა გამოიგონა 1900-იანი წლების დასაწყისში. ერთს „სპეციალური“ ფარდობითობა ჰქვია, მეორეს კი „ზოგადი“. აქ ძირითადად ფარდობითობის ფარდობითობის შესახებ ვისაუბრებთ.

შეგიძლიათ გაიგოთ მეტი ფარდობითობის თეორიის ორი ძალიან მნიშვნელოვანი ასპექტის შესახებ ამ გვერდზე სინათლის სიჩქარისა და დროის გაფართოების შესახებ.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია

არსებობს ორი ძირითადი იდეა, რომლებიც ქმნიან აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალურ თეორიას.

1. ფარდობითობის პრინციპი: ფიზიკის კანონები იგივეა ნებისმიერი ინერციული საცნობარო ჩარჩოსთვის.

2. სინათლის სიჩქარის პრინციპი: სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში ერთნაირია ყველა დამკვირვებლისთვის, განურჩევლად მათი ფარდობითი მოძრაობისა თუ სინათლის წყაროს მოძრაობისა.

რას ნიშნავს "ნათესავი". ნიშნავს?

ზემოთ ჩამოთვლილი პირველი პრინციპი საკმაოდ დამაბნეველია. Რას ნიშნავს ეს? ალბერტ აინშტაინამდე მეცნიერები ფიქრობდნენ, რომ ყველა მოძრაობა ხდებოდა საცნობარო წერტილის წინააღმდეგ, რომელსაც "ეთერი" ჰქვია. აინშტაინი ამტკიცებდა, რომ ეთერი არ არსებობდა. მისი თქმით, ყველა მოძრაობა იყო "ნათესავი". ეს ნიშნავს, რომ მოძრაობის გაზომვა დამოკიდებული იყო ფარდობით სიჩქარესა და პოზიციაზედამკვირვებელი.

ნათესავი მაგალითი

ფარდობითობის ერთ-ერთი მაგალითია წარმოიდგინოთ ორი ადამიანი მატარებელში, რომლებიც თამაშობენ პინგ-პონგს. მატარებელი ჩრდილოეთით 30 მ/წმ სიჩქარით მოძრაობს. როდესაც ბურთი ორ მოთამაშეს შორის ხვდება წინ და უკან, მოთამაშეებს ეჩვენებათ, რომ ბურთი ჩრდილოეთით მოძრაობს დაახლოებით 2 მ/წმ სიჩქარით და შემდეგ სამხრეთით 2 მ/წმ სიჩქარით.

ახლა. წარმოიდგინეთ, ვიღაც დგას რკინიგზის ლიანდაგთან და უყურებს პინგ-პონგის თამაშს. როდესაც ბურთი ჩრდილოეთით მიემგზავრება, როგორც ჩანს, ის მოძრაობს 32 მ/წმ სიჩქარით (30 მ/წმ პლუს 2 მ/წმ). როდესაც ბურთი სხვა მიმართულებით მოხვდება, ის მაინც ჩრდილოეთისკენ მოძრაობს, მაგრამ 28 მ/წმ სიჩქარით (30 მ/წმ გამოკლებული 2 მ/წმ). მატარებლის გვერდით მყოფ დამკვირვებელს ბურთი ყოველთვის ეჩვენება, რომ მიემგზავრება ჩრდილოეთით.

შედეგი ის არის, რომ ბურთის სიჩქარე დამოკიდებულია დამკვირვებლის „შედარებით“ პოზიციაზე. მატარებელში მყოფი ადამიანებისთვის ეს განსხვავებული იქნება, ვიდრე რკინიგზის ლიანდაგზე მყოფი ადამიანისთვის.

E = mc2

თეორიის ერთ-ერთი შედეგი. სპეციალური ფარდობითობის არის აინშტაინის ცნობილი განტოლება E = mc2. ამ ფორმულაში E არის ენერგია, m არის მასა და c არის სინათლის მუდმივი სიჩქარე.

ამ განტოლების საინტერესო შედეგია ის, რომ ენერგია და მასა დაკავშირებულია. ობიექტის ენერგიის ნებისმიერ ცვლილებას თან ახლავს მასის ცვლილებაც. ეს კონცეფცია მნიშვნელოვანი გახდა ბირთვული ენერგიისა და ბირთვული ბომბის შემუშავებაში.

სიგრძეშეკუმშვა

სპეციალური ფარდობითობის კიდევ ერთი საინტერესო შედეგია სიგრძის შეკუმშვა. სიგრძის შეკუმშვა ხდება, როდესაც ობიექტები უფრო მოკლეა, რაც უფრო სწრაფად მოძრაობენ ისინი დამკვირვებელთან მიმართებაში. ეს ეფექტი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ობიექტები აღწევენ ძალიან მაღალ სიჩქარეს.

როგორ მოგცეთ მაგალითი იმისა, თუ როგორ მოძრავი ობიექტები უფრო მოკლეა. თუ თქვენთან 100 ფუტის სიგრძის კოსმოსური ხომალდი დაფრინავდა სინათლის 1/2 სიჩქარით, ის 87 ფუტის სიგრძით გამოიყურებოდა. თუ ის სინათლის სიჩქარეს 0,95-მდე აჩქარებდა, ის მხოლოდ 31 ფუტის სიგრძით გამოიყურებოდა. რა თქმა უნდა, ეს ყველაფერი შედარებითია. კოსმოსურ ხომალდზე მყოფ ადამიანებს ის ყოველთვის 100 ფუტის სიგრძის ეჩვენებოდათ.

დაწვრილებით ალბერტ აინშტაინისა და ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესახებ.

აქტივობები

გაიარეთ ათი კითხვით ვიქტორინა ამ გვერდის შესახებ.

ბირთვული ფიზიკისა და ფარდობითობის საგნები

ატომი

ელემენტები

პერიოდული ცხრილი

რადიოაქტიურობა

ფარდობითობის თეორია

ფარდობითობა - სინათლე და დრო

ელემენტარული ნაწილაკები - კვარკები

ბირთვული ენერგია და დაშლა

მეცნიერება >> ფიზიკა ბავშვებისთვის