Контрольная
Культура
Электротехника
Лабораторные
Школьный курс
Термех
Курсовая
Атомные станции

Лекции

Черчение
Физика
Реакторы
Интеграл
Выполнение чертежей
Конспект
На главную

Конспект курса лекций по физике. Классическая физика

Концепция Эйнштейна позволяет отказаться от существования эфира

 и построить теорию, называемую ныне специальной теорией относительности (СТО) и и подтверждаемая всеми известными сегодня опытами.

 В основе СТО лежат два постулата.

«Принцип постоянства скорости света».

Скорость света не зависит от скорости движения источника света, одинакова во всех инерциальных системах координат, и равна в вакууме с=3×108 м/с.

Позднее, в общей теории относительности (ОТО), опубликованной в 1916 году, утверждалось, что скорость света остается неизменной и в неинерциальных системах координат.

Специальный принцип относительности.

Законы природы одинаковы (инвариантны, ковариантны) во всех инерциальных системах координат.

Эйнштейн позднее писал:

«Во всех инерциальных системах координат законы природы находятся в согласии. Физической реальностью обладает не точка пространства и не момент времени, когда что-либо произошло, а только само событие. Нет абсолютного (независимого от пространства отсчета) соотношения в пространстве, и нет абсолютного соотношения во времени, но есть абсолютное (независимое от пространства отсчета) соотношение в пространстве и времени» (подчеркнуто Эйнштейном).

Позднее Эйнштейн утверждал справедливость и этого постулата для всех, в том числе и неинерциальных, систем отсчета.

В математическом аппарате СТО используется четырехмерный xyzt простанственно-временной континуум (пространство Минковского) и преобразования координат Лоренца, как математическое отражение объективно существующих в материальном мире фактов.

Преобразование координат Лоренца:

Иногда СТО называют теорией Эйнштейна-Лоренца-Пуанкаре, подчеркивая тем значительность вклада всех этих ученых. Кстати, Нобелевская премия была в 1926 году присуждена Альберту Эйнштейну отнюдь не за СТО или ОТО, а за существенно более скромное уравнение закона сохранения энергии применительно к явлению внешнего фотоэффекта.

Относительность понятий “пространства” и “времени”, а также инвариантность и предельность скорости света в любых инерциальных системах отсчета лежат в основе релятивистской механики - механики больших скоростей движений. В соответствии с этим кинематические преобразования Галилея замещаются  более общими преобразованиями Лоренца.

Следствия СТО:

1) понятие одновременности событий

 Рассмотрим инерциальные системы отсчета Ка и Кв

 

 Ка Кв

  (К) (К’)

 Ха Хв

 Рис.3.2. К выводу соотношения одновременности событий.

Предположим, что в системе Ка в точках с координатами Х1а и Х2а (Х1а< Х2а) происходят в момент времени tа два одновременных события. Найдем разность моментов времени t1в и t2в, в которые будут зарегистрированы эти события в системе Кв.

  Если система Кв движется относительно Ка вправо, то, применяя преобразования Лоренца, Ка нужно считать системой К, а Кв -системой К`.

 


 Соответственно:

Таким образом, в любой системе, кроме Кa, события оказываются неодновременными, причем в одних системах второе событие будет происходить позже первого (t2в > t1в), а в других системах второе событие будет происходить раньше первого (t2в < t1в). Нужно иметь в виду, что полученный результат относится лишь к событиям, не связанным друг с другом. Иначе обстоит дело, если между событиями имеется причинная связь. В этом случае событие-причина во всех системах отсчета предшествует событию-следствию.

2) относительность промежутков времени

  Рассмотрим некоторый процесс, совершающийся в одной и той же точке А, неподвижной относительно системы К`, которая, напоминаем, движется со скоростью V вдоль оси Х неподвижной системы К. Обозначим длительность этого процесса, скажем, свечения электрической лампочки, по часам K` и К соответственно как tо= t2` - t1` и

t=t2 – t1, где индексы 1 и 2 означают начало и конец процесса свечения.

 Из преобразований Лоренца для времени получим то, что мы будем наблюдать в системе К:

 

Тогда

 

Здесь Dх = (х2 –х1) – смещение точки А вдоль оси Ох системы К за время длительности процесса. Поэтому (х2 – х1) = V×t (из начальных условий) и

 

т.е. tо<t.

 Но тогда продолжительность события, которое длится в подвижной системе промежуток времени tо и происходит там в одной точке пространства, в неподвижной системе будет наблюдаться в разных точках, да еще и длиться будет больше.

 Иначе говоря, часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее покоящихся часов.

Эти особенности хода времени в быстро движущихся системах подвигли писателей-фантастов на анализ возможных парадоксальных явлений. Например, так называемый эффект близнецов: если один из братьев-близнецов отправится в длительное космическое путешествие с большой («субсветовой») скоростью, то к моменту его возвращения на Землю здесь может произойти смена поколений.

Общность колебательных процессов, их разнообразие и в тоже время их специфическое своеобразие, играют существенную роль в установлении внутренних связей между весьма разнообразными, на первый взгляд, явлениями. Этим обстоятельством, как мне кажется, и обусловливается, главным образом, принципиальное значение и важность интересующей нас области. Весьма существенно следующее: в области колебаний особенно объективно выступает взаимодействие между физикой и математикой, влияние потребностей физики на развитие математических методов и обратное влияние математики на физические знания.

Математика

Реакторы