Теория относительности для чайников: содержание просто объясняется
Видео по теме: (May 2024).
Когда кто-то думает о теории относительности, обычно приходит в голову формула E = mc². Этот практический совет расскажет вам, о чем эта формула и что вы должны знать о «относительности».
Теория относительности просто объяснила
Теория относительности имеет дело с пространством, временем и гравитацией и стала настоящей вехой в физике. Многие вещи, такие как варп-драйв и путешествия во времени, сделали немного более возможным. Он состоит из двух теорий.
- Специальная теория относительности. Это объясняет поведение времени и пространства с точки зрения наблюдателей.
- Общая теория относительности. Он описывает гравитацию как искривление времени и пространства, которое создается, например, большими массами, такими как звезды.
декларация
В физике эталонная система называется пространственно-временной структурой, которая требуется для точного описания процессов, зависящих от местоположения. Инерциальная система - это система отсчета, в которой частицы без силы отдыхают или проходят по прямым путям с постоянной скоростью. Например, время течет медленнее в одной инерциальной системе, чем в другой.
- Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, все инерциальные системы имеют одинаковую природу. Если время проходит в одной системе быстрее, чем в другой, применяются оба свойства. Время летит быстрее и в то же время нормально.
- Однако следует отметить, что ни одна система, объект или частица не могут быть быстрее света. При скорости 299792, 458 км / с скорость света (c) является верхним пределом скорости. К сожалению, в некоторых научно-фантастических фильмах полет на космическом корабле со скоростью, в два раза превышающей скорость света, невозможен.
E = mc² - это означает формулу
Почти все знают их, но никто не знает, как на самом деле их использовать: мы говорим о знаменитой формуле E = mc². При этом энергия может быть рассчитана в зависимости от относительной массы.
- Согласно Эйнштейну, энергия и масса (например, с частицами) эквивалентны.
- Общая энергия (E) может быть рассчитана по формуле E = mc² с m = m ': √ (1 - v²: c²). В этом случае m '- масса в покое. Однако формула не может быть применена к «классической» физике, а применима только к релятивистской физике.
Теория относительности: что такое замедление времени и сокращение длины?
В зависимости от скорости (объекта), время (которое проходит относительно наблюдателя) или длина (объекта) могут быть затронуты. Время и продолжительность зависят от скорости.
- Чем быстрее объект движется в пространстве, тем медленнее проходит время относительно покоящегося наблюдателя. Даже вблизи больших скоплений время течет медленнее. Более подробную информацию вы можете найти в нашей статье «Расширение времени».
- Когда объект движется с высокой скоростью в пространстве, его длина (в направлении скорости) также сжимается. Здесь вы также найдете отдельную статью, посвященную сокращению длины.
Кривизна пространства и времени: большие массы в пространстве
Наконец, мы хотели бы посвятить себя большим массам в космосе (например, планете).
- Как вы уже знаете из нашей статьи о замедлении времени, вблизи больших масс время течет медленнее.
- Большие массы, такие как звезда, искривляют пространство (и время). Вы можете думать об этом явлении как о большой ткани, которая «наклоняется», когда вы кладете на нее что-то тяжелое, например, арбуз. Пространство-время изгибается аналогично. Это означает, что свет также отклоняется большими массами.
Теория относительности Эйнштейна: вы должны быть в состоянии использовать эти формулы
Много разных формул используются в релятивистской физике. Мы покажем вам самые важные, которые вы должны знать.
$config[ads_text5] not found- Формула для относительного времени: ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). В этом примере мы хотели бы рассчитать, сколько секунд проходит в системе, которая движется со скоростью 200000 км / с: ∆t '= 5 с: √ (1 - (200000000 м / с) ²: (299792458 м / с) ² ) ≈ 6, 712 с. Это означает, что хотя в ускоренной системе проходит 5 секунд, в стационарной системе проходит около 7 секунд! При скорости света в знаменателе будет 0, что приведет к ∞.
- Формула сокращения длины: l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Относительная длина зависит от базовой длины и скорости. При скорости света длина будет 0!
- Вы также знаете формулу E = mc² с m = m ': √ (1 - v²: c²) из этой статьи.
- Наконец, есть формула для релятивистского эффекта Доплера (для профессионалов). Вы заметите эффект Доплера, когда, например, мимо вас проезжает полицейская машина с сиреной. Это явление можно применить аналогично релятивистской физике: частота зависит от скорости. Если передатчик и приемник электромагнитных волн (например, света) удаляются друг от друга, частота изменяется. Применяется следующее: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Если вы овладеете этими основными формулами, вы уже сможете решить многие релятивистские задачи.