Fizika bērniem

Relativitātes teorija

Relativitātes teorija patiesībā ir divas teorijas, ko 1900. gadu sākumā izstrādāja Alberts Einšteins. Vienu no tām sauc par "īpašo" relativitātes teoriju, bet otru - par "vispārējo" relativitātes teoriju. Šeit mēs galvenokārt runāsim par īpašo relativitātes teoriju.

Šajā lapā varat uzzināt vairāk par diviem ļoti svarīgiem relativitātes teorijas aspektiem, proti, par gaismas ātrumu un laika dilatāciju.

Speciālā relativitāte

Einšteina īpašās relativitātes teoriju veido divas galvenās idejas.

1. Relativitātes princips: fizikas likumi ir vienādi jebkurā inerciālā atskaites sistēmā.

2. Gaismas ātruma princips: gaismas ātrums vakuumā ir vienāds visiem novērotājiem neatkarīgi no to relatīvās kustības vai gaismas avota kustības.

Ko nozīmē "relatīvs"?

Pirmais iepriekš minētais princips ir diezgan mulsinošs. Ko tas nozīmē? Pirms Alberta Einšteina zinātnieki uzskatīja, ka visa kustība notiek pret atskaites punktu, ko sauc par ēteri. Einšteins apgalvoja, ka ētera nav. Viņš teica, ka visa kustība ir "relatīva". Tas nozīmē, ka kustības mērīšana ir atkarīga no novērotāja relatīvā ātruma un stāvokļa.

Relatīvs piemērs

Viens no relativitātes piemēriem ir iedomāties divus cilvēkus vilcienā, kuri spēlē pingpongu. Vilciens brauc uz ziemeļiem ar ātrumu aptuveni 30 m/s. Kad bumbiņa tiek raidīta starp abiem spēlētājiem turp un atpakaļ, spēlētājiem šķiet, ka bumbiņa pārvietojas uz ziemeļiem ar ātrumu aptuveni 2 m/s un tad uz dienvidiem ar ātrumu 2 m/s.

Tagad iedomājieties, ka kāds stāv pie dzelzceļa sliedēm un vēro pingponga spēli. Kad bumbiņa ceļo uz ziemeļiem, šķiet, ka tā ceļo ar ātrumu 32 m/s (30 m/s plus 2 m/s). Kad bumbiņa trāpa pretējā virzienā, šķiet, ka tā joprojām ceļo uz ziemeļiem, bet ar ātrumu 28 m/s (30 m/s mīnus 2 m/s). Novērotājam, kas atrodas pie vilciena, bumbiņa vienmēr šķiet, ka tā ceļo uz ziemeļiem.

Rezultātā bumbas ātrums ir atkarīgs no novērotāja "relatīvā" stāvokļa. Cilvēkam vilcienā tas būs atšķirīgs nekā cilvēkam, kas atrodas dzelzceļa sliežu malā.

E = mc2

Viens no īpašās relativitātes teorijas rezultātiem ir Einšteina slavenais vienādojums E = mc2. Šajā formulā E ir enerģija, m ir masa, bet c ir gaismas ātruma konstante.

Interesants šī vienādojuma rezultāts ir tas, ka enerģija un masa ir savstarpēji saistītas. Jebkuras izmaiņas objekta enerģijā ir saistītas arī ar masas izmaiņām. Šis jēdziens kļuva svarīgs kodolenerģijas un kodolbumbas attīstībā.

Garuma kontrakcija

Vēl viens interesants īpašās relativitātes rezultāts ir garuma kontrakcija. Garuma kontrakcija izpaužas tā, ka objekti šķiet jo īsāki, jo ātrāk tie pārvietojas attiecībā pret novērotāju. Šis efekts rodas tikai tad, kad objekti sasniedz ļoti lielus ātrumus.

Ja 100 pēdu garš kosmosa kuģis, kas lido jums garām ar 1/2 gaismas ātruma, būtu 87 pēdas garš. Ja tas paātrinātos līdz 0,95 gaismas ātruma, tas būtu tikai 31 pēdas garš. Protams, tas viss ir relatīvi. Cilvēkiem, kas atrodas uz kosmosa kuģa, tas vienmēr šķistu 100 pēdu garš.

Lasiet vairāk par Albertu Einšteinu un vispārējo relativitātes teoriju.

Aktivitātes

Veiciet desmit jautājumu viktorīnu par šo lapu.

Kodolfizikas un relativitātes priekšmeti

Atom

Elementi

Periodiskā tabula

Radioaktivitāte

Relativitātes teorija

Relativitāte - Gaisma un laiks

Elementārdaļiņas - kvarki

Kodolenerģija un kodola skaldīšana

Zinātne>> Fizika bērniem