Fysik för barn

Relativitetsteorin

Relativitetsteorin är egentligen två teorier som Albert Einstein kom med i början av 1900-talet. Den ena kallas "speciell" relativitetsteori och den andra kallas "allmän" relativitetsteori. Vi kommer att tala mest om den speciella relativitetsteorin här.

Du kan läsa mer om två mycket viktiga aspekter av relativitetsteorin på den här sidan om ljusets hastighet och tidsutvidgning.

Särskild relativitet

Det finns två huvudidéer som utgör Einsteins speciella relativitetsteori.

1. Relativitetsprincipen: Fysikens lagar är desamma för alla tröghetsreferensramar.

2. Principen om ljusets hastighet: Ljusets hastighet i ett vakuum är densamma för alla observatörer, oavsett deras relativa rörelse eller ljuskällans rörelse.

Vad betyder "relativt"?

Den första principen ovan är ganska förvirrande. Vad betyder den? Före Albert Einstein trodde forskarna att all rörelse skedde mot en referenspunkt som kallades "etern". Einstein hävdade att etern inte existerade. Han sa att all rörelse var "relativ", vilket innebar att mätningen av rörelsen berodde på observatörens relativa hastighet och position.

Ett relativt exempel

Ett exempel på relativitetsprincipen är att föreställa sig två personer på ett tåg som spelar pingis. Tåget färdas med cirka 30 m/s norrut. När bollen slås fram och tillbaka mellan de två spelarna verkar bollen för spelarna röra sig norrut med en hastighet av cirka 2 m/s och sedan söderut med en hastighet av 2 m/s.

Föreställ dig nu att någon som står bredvid järnvägsspåren och tittar på pingisspelet. När bollen rör sig norrut ser den ut att färdas med 32 m/s (30 m/s plus 2 m/s). När bollen träffas åt andra hållet ser den fortfarande ut att färdas norrut, men med en hastighet på 28 m/s (30 m/s minus 2 m/s). För observatören vid sidan av tåget ser bollen alltid ut att färdas norrut.

Resultatet är att bollens hastighet beror på observatörens "relativa" position, dvs. den är annorlunda för de personer som sitter på tåget än för den person som befinner sig vid sidan av järnvägsspåren.

E = mc2

Ett av resultaten av den speciella relativitetsteorin är Einsteins berömda ekvation E = mc2. I denna formel står E för energi, m för massa och c för ljusets konstanta hastighet.

Ett intressant resultat av denna ekvation är att energi och massa hänger ihop. Varje förändring av ett föremåls energi åtföljs också av en förändring av massan. Detta begrepp blev viktigt vid utvecklingen av kärnenergi och atombomben.

Längdkontraktion

Ett annat intressant resultat av den speciella relativitetsteorin är längdkontraktion. Längdkontraktion innebär att objekt verkar kortare ju snabbare de rör sig i förhållande till observatören. Denna effekt uppträder endast när objekt når mycket höga hastigheter.

För att ge ett exempel på hur föremål som rör sig mycket snabbt verkar vara kortare: Om ett rymdskepp som är 30 meter långt och flyger förbi dig med halva ljusets hastighet skulle det verka vara 87 meter långt. Om det skulle rusa upp till 0,95 ljusets hastighet skulle det bara verka vara 31 meter långt. Naturligtvis är allt detta relativt. För människor ombord på rymdskeppet skulle det alltid verka vara 30 meter långt.

Läs mer om Albert Einstein och den allmänna relativitetsteorin.

Verksamheter

Ta en frågesport med tio frågor om den här sidan.

Kärnfysik och relativitet Ämnen

Atom

Elements

Periodiska systemet

Radioaktivitet

Relativitetsteorin

Relativitetsteori - Ljus och tid

Elementarpartiklar - kvarkar

Kärnenergi och klyvning

Vetenskap>> Fysik för barn