Физика. 11 класс

Урок 20. Постулаты специальной теории относительности (СТО)

Теория относительности

Постулаты специальной теории относительности (СТО)

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Теория относительности – физическая теория, рассматривающая пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических процессов. В теории относительности используется понятие «событие».

В основу теории А. Эйнштейна были заложены два постулата:

1. Все физические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

2. Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта.

Скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью с=$3 \cdot10^8$ м/с.

Если проводить сравнение расстояний и показаний часов в разных системах отсчёта с помощью световых сигналов, то можно утверждать, что расстояние между двумя точками, размеры, масса тела и длительность интервала времени между двумя событиями зависят от выбора системы отсчёта:

$\tau =\frac {\tau_0} {\sqrt{1-\frac{ \upsilon^2 }{c^2}}}$.

$c^2 \tau^2=c^2 \tau^2- \upsilon^2 \tau^2$.

Инвариант=$c^2\tau^2- \upsilon^2 \tau^2$.

Линейный размер, движущегося тела:

$L=L_0 { \sqrt{1-\frac{ \upsilon^2 }{c^2}}}$.

Закон сложения скоростей:

$\upsilon$=$ \frac{{\upsilon}'+\nu}{1-\frac{{\upsilon}' \nu }{c^2}}$.

Зависимость массы от скорости:

$m=\frac{m_0}{{ \sqrt{1-\frac{ \upsilon^2 }{c^2}}}}$.

При скоростях много меньших, чем скорость света, закон сложения скоростей переходит в классический, а длина тела, масса и интервал времени становятся одинаковыми в неподвижной и движущейся системах отсчёта.

Название элемента: Разбор событий на космическом корабле

Мюоны

Наряду с протонами и нейтронами в природе существуют мюоны – элементарные частицы. Мюоны могут образовываться в атмосфере Земли. Но мюоны не стабильны и быстро распадаются, превращаясь в другие элементарные частицы. В лаборатории, где мюоны практически покоятся, среднее время их жизни $\tau_0 = 2 \cdot 10^{-6}с$. Вычисляя скорость и другие параметры мюонов, физики обнаружили, что мюоны в атмосфере Земли (без распада) могут пройти расстояние 6 км за время $\Delta \tau = 2 \cdot10^{-5}с$. Это означает, что время жизни движущегося мюона в системе «Земля» в 10 раз больше собственного времени жизни $\tau_0$.

На этом удивительном феномене замедления времени основан знаменитый мысленный эксперимент, так называемый парадокс близнецов. Представим себе, что один из двух близнецов отправляется в длительное путешествие на космическом корабле и уносится от Земли на чрезвычайно высокой скорости. Через десять лет он поворачивает и возвращается обратно. Таким образом общее время в пути составляет 20 лет. Обнаруживается, что оставшийся на Земле близнец успел постареть, а вернувшийся из полёта близнец, выглядит намного моложе. На сколько лет путешественник будет моложе зависит от скорости полёта.


Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6