Физика для детей

Теория относительности

Теория относительности - это две теории, которые Альберт Эйнштейн разработал в начале 1900-х годов. Одна из них называется "специальной" относительностью, а другая - "общей". Здесь мы будем говорить в основном о специальной относительности.

Вы можете узнать больше о двух очень важных аспектах теории относительности на этой странице о скорости света и замедлении времени.

Специальная относительность

Существует две основные идеи, составляющие теорию специальной относительности Эйнштейна.

1. принцип относительности: законы физики одинаковы для любой инерциальной системы отсчета.

2. принцип скорости света: скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей, независимо от их относительного движения или движения источника света.

Что означает "относительный"?

Первый принцип, приведенный выше, довольно запутанный. Что это значит? До Альберта Эйнштейна ученые считали, что все движения происходят относительно точки отсчета, называемой "эфиром". Эйнштейн утверждал, что эфира не существует. Он сказал, что все движения "относительны". Это означает, что измерение движения зависит от относительной скорости и положения наблюдателя.

Относительный пример

Одним из примеров относительности является представление двух людей в поезде, играющих в пинг-понг. Поезд движется со скоростью около 30 м/с на север. Когда мяч бьется туда-сюда между двумя игроками, игрокам кажется, что мяч движется на север со скоростью около 2 м/с, а затем на юг со скоростью 2 м/с.

Теперь представьте, что кто-то стоит рядом с железнодорожными путями и наблюдает за игрой в пинг-понг. Когда мяч движется на север, кажется, что он движется со скоростью 32 м/с (30 м/с плюс 2 м/с). Когда мяч ударяют в другом направлении, кажется, что он по-прежнему движется на север, но со скоростью 28 м/с (30 м/с минус 2 м/с). Наблюдателю со стороны поезда кажется, что мяч всегда движется на север.

В результате скорость шарика зависит от "относительного" положения наблюдателя. Для людей в поезде она будет иной, чем для человека, находящегося на обочине железнодорожного полотна.

E = mc2

Одним из результатов теории специальной относительности является знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc2. В этой формуле E - энергия, m - масса, а c - постоянная скорость света.

Интересным результатом этого уравнения является то, что энергия и масса связаны между собой. Любое изменение энергии объекта сопровождается изменением массы. Эта концепция стала важной при разработке ядерной энергии и ядерной бомбы.

Сокращение длины

Еще одним интересным результатом специальной теории относительности является сокращение длины. Сокращение длины - это когда объекты кажутся тем короче, чем быстрее они движутся по отношению к наблюдателю. Этот эффект возникает только тогда, когда объекты достигают очень высоких скоростей.

Если бы космический корабль длиной 100 футов пролетал мимо вас со скоростью 1/2 скорости света, он казался бы длиной 87 футов. Если бы он ускорился до 0,95 скорости света, он казался бы длиной всего 31 фут. Конечно, все это относительно. Для людей на борту космического корабля он всегда будет казаться длиной 100 футов.

Подробнее об Альберте Эйнштейне и общей теории относительности.

Деятельность

Пройдите викторину из десяти вопросов об этой странице.

Предметы ядерной физики и относительности

Атом

Элементы

Периодическая таблица

Радиоактивность

Теория относительности

Относительность - свет и время

Элементарные частицы - кварки

Ядерная энергия и деление

Наука>> Физика для детей