Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Декабря 2010 в 21:52, реферат
Развитие электродинамики привело к пересмотру представлений о пространстве и времени. Согласно классическим представлениям о пространстве и времени, считавшимся на протяжении веков незыблемыми, движение не оказывает никакого влияния на течение времени (время абсолютно), а линейные размеры любого тела не зависят от того, покоится ли тело или движется (длина абсолютна).
Специальная теория относительности Эйнштейна – это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену старым (классическим) представлениям.
движется, положение иное. Часы на носу корабля удаляются от того места, где произошла вспышка света источника (точка с координатой ОС), и, чтобы достигнуть часов А, свет должен преодолеть расстояние, большее половины длины корабля.
|
Напротив, часы В на корме приближаются
к месту вспышки, и путь светового сигнала
меньше половины длины корабля (на рисунках
слева показано, как, в первом случае, координаты
х и х1 совпадают в момент вспышки,
потом, как свет достигает часов В).
Поэтому наблюдатель в системе К приходит
к выводу, что сигналы достигают часов
неодновременно.
Два любых события в точках А и В, одновременные в системе К1, неодновременны в системе К. Но в системе принципа относительности системы К1 и К совершенно равноправны. Ни одной из этих систем нельзя отдать предпочтение. Поэтому мы вынуждены прийти к заключению, что одновременность пространственно разделенных событий относительна. Причиной относительности одновременности является, как мы видим, конечность скорости распространения сигналов. |
Одновременность событий относительна. Представить себе это наглядно, «почувствовать», мы не в состоянии из-за того, что скорость света много больше тех скоростей, с которыми движемся мы.
Из постулатов теории относительности вытекает ряд важнейших следствий, касающихся свойств пространства и времени.
Относительность расстояний. Расстояние не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно данной системы отсчета.
Обозначим через lo длину стержня с системе отсчета К, относительно которой стержень покоится. Тогда длина l этого стержня в системе отсчета К1, относительно которой стержень движется со скоростью определяется формулой:
Как видно из этой формулы, l < l0. В этом состоит релятивистское сокращение размеров тела в движущихся системах отсчета (релятивистскими называются эффекты, наблюдаемые при скоростях движения, близких к скорости света).
Относительность промежутков времени. Пусть интервал времени между двумя событиями, происходящими в одной и той же точке инерциальной системы К, равен τ 0. Этими событиями, например, могут быть два удара метронома, отсчитывающего секунды.
Тогда интервал τ между этими же событиями в системе отсчета К1, движущейся относительно системы К выражается так:
Очевидно, что τ > τo. В этом состоит релятивистский эффект замедления времени в движущихся системах отсчета.
Если v < c, то в формулах можно пренебречь величиной v2/c2. Тогда l ≈ lo и τ ≈ τo, т.е. релятивистское сокращение размеров тел и замедление вреиени в движущейся системе отсчета можно не учитывать.
Релятивистский закон сложения скоростей. Новым релятивистским представлениям о пространстве и времени соответствует новый закон сложения скоростей. Очевидно, что классический закон сложения скоростей не может быть справедлив, так как он противоречит утверждению о постоянстве скорости света в вакууме.
Если поезд движется со скоростью v и в вагоне в направлении движения поезда распространяется световая волна, то ее скорость относительно Земли должна равняться опять-таки с, а не v + c. Новый закон сложения скоростей и должен приводить к требуемому результату.
| Запишем закон
сложения скоростей для частного
случая, когда тело движется вдоль
оси Х1 системы отсчета
К1, которая в свою очередь движется
со скоростью v относительно системы
отсчета К. Причем в процессе движения
координатные оси Х
и Х1все время совпадают, а координатные
оси Y и Y1, Z и Z1
и и остаются параллельными.
Обозначим скорость тела относительно К1 через v1, а скорость этого же тела относительно К через v. Тогда релятивистский закон сложения скоростей будет иметь вид |
Если и , то дробью в знаменателе можно пренебречь, и вместо этой фигни слева мы получим классический закон сложения скоростей: v2 = v1+v. При v1=c скорость v2 также равна c, как этого требует второй постулат теории относительности. Действительно,
Замечательным свойством релятивистского
закона сложения скоростей является то,
что при любых скоростях v
и v1 (конечно, не больших
с) результирующая скорость v2
не превышает с.
Использованная литература:
курс лекций «Концепции современного естествознания» А.А. Горелов
учебник по физике Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев