Vật lý cho trẻ em

Thuyết tương đối

Thuyết tương đối thực chất là hai lý thuyết mà Albert Einstein đã đưa ra vào đầu những năm 1900. Một cái gọi là thuyết tương đối "đặc biệt" và cái kia gọi là thuyết tương đối "tổng quát". Chúng ta sẽ nói chủ yếu về thuyết tương đối hẹp ở đây.

Bạn có thể tìm hiểu thêm về hai khía cạnh rất quan trọng của thuyết tương đối trên trang này về tốc độ ánh sáng và sự giãn nở thời gian.

Thuyết tương đối hẹp

Có hai ý tưởng chính tạo nên thuyết tương đối hẹp của Einstein.

1. Nguyên lý tương đối: Các định luật vật lý đều giống nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính.

2. Nguyên lý về tốc độ ánh sáng: Tốc độ ánh sáng trong chân không là như nhau đối với tất cả những người quan sát, bất kể chuyển động tương đối của họ hay chuyển động của nguồn sáng.

"Tương đối" nghĩa là gì? " có nghĩa là?

Nguyên tắc đầu tiên được liệt kê ở trên khá khó hiểu. Điều đó có nghĩa là gì? Chà, trước Albert Einstein, các nhà khoa học đã nghĩ rằng tất cả các chuyển động xảy ra đối với một điểm tham chiếu gọi là "ether". Einstein tuyên bố rằng ether không tồn tại. Ông nói rằng tất cả các chuyển động là "tương đối". Điều này có nghĩa là phép đo chuyển động phụ thuộc vào vận tốc tương đối và vị trí củangười quan sát.

Ví dụ tương đối

Một ví dụ về thuyết tương đối là tưởng tượng hai người trên một chuyến tàu đang chơi bóng bàn. Đoàn tàu đang di chuyển với tốc độ khoảng 30 m/s về phía bắc. Khi quả bóng được đánh qua lại giữa hai người chơi, quả bóng dường như di chuyển về phía bắc với tốc độ khoảng 2 m/s và sau đó về phía nam với tốc độ 2 m/s.

Bây giờ hãy tưởng tượng ai đó đang đứng bên đường ray xem trò chơi bóng bàn. Khi quả bóng di chuyển về phía bắc, nó sẽ di chuyển với tốc độ 32 m/s (30 m/s cộng với 2 m/s). Khi quả bóng được đánh theo hướng khác, nó dường như vẫn di chuyển về phía bắc, nhưng với tốc độ 28 m/s (30 m/s trừ đi 2 m/s). Đối với người quan sát bên cạnh đoàn tàu, quả bóng dường như luôn di chuyển về phía bắc.

Kết quả là tốc độ của quả bóng phụ thuộc vào vị trí "tương đối" của người quan sát. Đối với những người trên tàu sẽ khác với những người ở bên đường ray.

E = mc2

Một trong những kết quả của lý thuyết của thuyết tương đối hẹp là phương trình nổi tiếng E = mc2 của Einstein. Trong công thức này, E là năng lượng, m là khối lượng và c là hằng số tốc độ ánh sáng.

Một kết quả thú vị của phương trình này là năng lượng và khối lượng có liên quan với nhau. Bất kỳ sự thay đổi nào về năng lượng của một vật cũng kèm theo sự thay đổi về khối lượng. Khái niệm này trở nên quan trọng trong việc phát triển năng lượng hạt nhân và bom hạt nhân.

Chiều dàiSự co lại

Một kết quả thú vị khác của thuyết tương đối hẹp là sự co lại của chiều dài. Sự co lại chiều dài là khi các vật thể có vẻ ngắn hơn khi chúng chuyển động nhanh hơn so với người quan sát. Hiệu ứng này chỉ xảy ra khi các đối tượng đạt tốc độ rất cao.

Để cung cấp cho bạn một ví dụ về cách các đối tượng di chuyển rất nhanh có vẻ ngắn hơn. Nếu một con tàu vũ trụ dài 100 feet bay ngang qua bạn với tốc độ bằng 1/2 tốc độ ánh sáng, thì nó có vẻ dài 87 feet. Nếu nó tăng tốc lên tới 0,95 tốc độ ánh sáng, nó sẽ chỉ dài 31 feet. Tất nhiên, đây là tất cả tương đối. Đối với những người trên tàu vũ trụ, nó sẽ luôn có vẻ dài 100 feet.

Đọc thêm về Albert Einstein và Thuyết tương đối rộng.

Các hoạt động

Làm bài kiểm tra mười câu hỏi trên trang này.

Các chủ đề Vật lý hạt nhân và Thuyết tương đối

Nguyên tử

Các nguyên tố

Bảng tuần hoàn

Phóng xạ

Thuyết tương đối

Thuyết tương đối - Ánh sáng và thời gian

Hạt cơ bản - Quark

Năng lượng hạt nhân và sự phân hạch

Khoa học >> Vật lý cho trẻ em