Natuurkunde voor kinderen

Relativiteitstheorie

De relativiteitstheorie bestaat eigenlijk uit twee theorieën die Albert Einstein begin 1900 bedacht. De ene heet "speciale" relativiteit en de andere "algemene" relativiteit. We zullen het hier vooral hebben over speciale relativiteit.

Je kunt meer te weten komen over twee zeer belangrijke aspecten van de relativiteitstheorie op deze pagina over lichtsnelheid en tijddilatatie.

Speciale Relativiteit

Er zijn twee belangrijke ideeën waaruit Einsteins speciale relativiteitstheorie bestaat.

1. Het relativiteitsbeginsel: De wetten van de natuurkunde zijn hetzelfde voor elk inertiaalreferentiekader.

2. Het principe van de lichtsnelheid: De lichtsnelheid in een vacuüm is dezelfde voor alle waarnemers, ongeacht hun relatieve beweging of de beweging van de lichtbron.

Wat betekent "relatief"?

Het eerste principe hierboven is behoorlijk verwarrend. Wat betekent dit? Wel, vóór Albert Einstein dachten wetenschappers dat alle beweging plaatsvond tegen een referentiepunt dat de "ether" werd genoemd. Einstein beweerde dat de ether niet bestond. Hij zei dat alle beweging "relatief" was. Dit betekende dat de meting van beweging afhing van de relatieve snelheid en positie van de waarnemer.

Een relatief voorbeeld

Een voorbeeld van relativiteit is het voorstellen van twee mensen in een trein die pingpong spelen. De trein rijdt met ongeveer 30 m/s naar het noorden. Wanneer de bal heen en weer wordt geslagen tussen de twee spelers, lijkt de bal voor de spelers naar het noorden te bewegen met een snelheid van ongeveer 2 m/s en dan naar het zuiden met een snelheid van 2 m/s.

Stel je nu iemand voor die naast het spoor staat te kijken naar het pingpongspel. Als de bal naar het noorden gaat, lijkt hij te reizen met 32 m/s (30 m/s plus 2 m/s). Als de bal in de andere richting wordt geslagen, lijkt hij nog steeds naar het noorden te reizen, maar met een snelheid van 28 m/s (30 m/s min 2 m/s). Voor de waarnemer aan de kant van de trein lijkt de bal altijd naar het noorden te reizen.

Het resultaat is dat de snelheid van de bal afhangt van de "relatieve" positie van de waarnemer. Zij zal anders zijn voor de mensen in de trein dan voor de persoon aan de kant van het spoor.

E = mc2

Een van de resultaten van de speciale relativiteitstheorie is Einsteins beroemde vergelijking E = mc2. In deze formule is E energie, m massa en c de constante lichtsnelheid.

Een interessant resultaat van deze vergelijking is dat energie en massa aan elkaar gerelateerd zijn. Elke verandering in de energie van een voorwerp gaat ook gepaard met een verandering in massa. Dit concept werd belangrijk bij de ontwikkeling van kernenergie en de atoombom.

Lengtecontractie

Een ander interessant resultaat van speciale relativiteit is lengtecontractie. Lengtecontractie houdt in dat objecten korter lijken naarmate ze sneller bewegen ten opzichte van de waarnemer. Dit effect treedt alleen op als objecten zeer hoge snelheden bereiken.

Om u een voorbeeld te geven van hoe snel bewegende objecten korter lijken: als een ruimteschip van 100 voet aan u voorbij zou vliegen met 1/2 van de lichtsnelheid, zou het 87 voet lang lijken. Als het zou versnellen tot .95 van de lichtsnelheid, zou het slechts 31 voet lang lijken. Natuurlijk is dit allemaal relatief. Voor mensen aan boord van het ruimteschip zou het altijd 100 voet lang lijken.

Lees meer over Albert Einstein en de Algemene Relativiteitstheorie.

Activiteiten

Doe een quiz van tien vragen over deze pagina.

Kernfysica en relativiteitsvakken

Atom

Elementen

Periodiek Systeem

Radioactiviteit

Relativiteitstheorie

Relativiteit - Licht en Tijd

Elementaire deeltjes - Quarks

Kernenergie en kernsplijting

Wetenschap>> Natuurkunde voor kinderen