Teorija relativnosti lutaka: Sadržaj je jednostavno objasnjen
Kad pomislimo na teoriju relativnosti, obično dolazi u obzir formula E = mc². Ovaj praktični savjet će vam reći o čemu se radi u ovoj formuli i što biste trebali znati o "relativnosti".
Teorija relativnosti jednostavno je objasnila
Teorija relativnosti bavi se prostorom, vremenom i gravitacijom i bila je prava prekretnica u fizici. Mnoge stvari poput warp vožnje i putovanja u vremenu omogućile su malo više. Sastoji se od dvije teorije.
- Posebna teorija relativnosti. Objašnjava ponašanje vremena i prostora iz perspektive promatrača.
- Opća teorija relativnosti. Ona opisuje gravitaciju kao zakrivljenost vremena i prostora, koju stvaraju, na primjer, velike mase poput zvijezda.
izjava
U fizici, referentni sustav naziva se prostorno-vremenska struktura, koja je potrebna da bi se točno opisali procesi ovisni o lokaciji. Inercijalni sustav je referentni sustav u kojem se čestice bez sile odmaraju ili prelaze ravno pravce stalnom brzinom. Na primjer, vrijeme prolazi sporije u jednom inercijalnom sustavu nego u drugom.
- Prema Einsteinovoj posebnoj teoriji relativnosti, svi inercijalni sustavi su po prirodi jednaki. Ako vrijeme prođe brže u jednom sustavu nego u drugom, primjenjuju se oba svojstva. Vrijeme leti brže i u isto vrijeme normalno.
- Međutim, treba napomenuti da nijedan sustav, objekt ili čestica ne može biti brži od svjetlosti. Pri 299792.458 km / s brzina svjetlosti (c) gornja je granica brzine. Nažalost, letenje svemirskim brodom s "dvostrukom brzinom svjetlosti" u nekim znanstveno-fantastičnim filmovima nije moguće.
E = mc² - to znači formula
Gotovo svi ih znaju, ali nitko ne zna kako ih zapravo koristiti: govorimo o poznatoj formuli E = mc². S tim se energija može izračunati ovisno o relativnoj masi.
- Prema Einsteinu, energija i masa (npr. S česticama) su jednaki.
- Ukupna energija (E) može se izračunati pomoću formule E = mc² s m = m ': √ (1 - v²: c²). U ovom slučaju m 'je masa u mirovanju. Međutim, formula se ne može primijeniti na "klasičnu" fiziku, već se odnosi samo na relativističku fiziku.
Teorija relativnosti: što su vremenska dilatacija i kontrakcija duljine?
Ovisno o brzini (objekta), može utjecati na vrijeme (koje prolazi u odnosu na promatrača) ili na duljinu (objekta). Vrijeme i duljina ovise o brzini.
- Što se brži objekt kreće u prostoru, to sporije vrijeme prolazi u odnosu na promatrača koji se odmara. Čak iu blizini velikih gužvi vrijeme prolazi sporije. Detaljnije informacije možete pronaći u našem članku "Vremenska dilatacija".
- Kada se objekt kreće velikom brzinom u prostoru, njegova duljina (u smjeru brzine) također se sažima. I ovdje ćete pronaći zasebni članak koji se bavi kontrakcijom duljine.
Zakrivljenost prostora i vremena: velike mase u prostoru
Konačno, željeli bismo se posvetiti velikim masama u svemiru (poput planeta).
- Kao što već znate iz našeg članka o razgraničenju vremena, vrijeme prolazi polako u blizini velikih masa.
- Velike mase, poput zvijezda, savijaju prostor (i vrijeme). O ovom fenomenu možete razmišljati kao o velikoj krpi koja se „savija“ dolje kad stavite na nju nešto teško poput lubenice. Prostor-vrijeme je zakrivljen na sličan način. To znači da svjetlost odbijaju i velike mase.
Einsteinova teorija relativnosti: trebali biste biti u mogućnosti koristiti ove formule
U relativističkoj fizici koriste se mnoge različite formule. Pokazat ćemo vam najvažnije koje biste trebali znati.
$config[ads_text5] not found- Formula za relativno vrijeme je ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). U ovom primjeru želimo izračunati koliko sekundi prođe u sustavu koji se kreće brzinom od 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6.712 s. To znači da, dok u ubrzanom sustavu prođe 5 sekundi, u stacionarnom sustavu prođe oko 7 sekundi! Pri brzini svjetlosti u nazivniku bi bilo 0. To bi rezultiralo ∞.
- Formula kontrakcije duljine je l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Relativna duljina ovisi o osnovnoj duljini i brzini. Pri brzini svjetlosti, duljina bi bila 0!
- Također znate formulu E = mc² s m = m ': √ (1 - v²: c²) iz ovog članka.
- Konačno, postoji formula za relativistički Doplerov efekt (za profesionalce). Dopplerov efekt primijetit ćete kada, primjerice, policijski automobil sa sirenom prođe pored vas. Taj se fenomen može primijeniti analogno na relativističkoj fizici: frekvencija ovisi o brzini. Ako se odašiljač i prijemnik elektromagnetskih valova (npr. Svjetlost) udaljuju jedan od drugog, frekvencija se mijenja. Primjenjuje se sljedeće: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Ako savladate ove osnovne formule, već možete riješiti mnoge relativističke probleme.