Mannekeleiden suhteellisuusteoria: Sisältö selitettiin yksinkertaisesti
Kun ajatellaan suhteellisuusteoriaa, mielessä tulee yleensä kaava E = mc². Tämä käytännöllinen kärki kertoo sinulle, mistä tämä kaava tarkoittaa ja mitä sinun pitäisi tietää "suhteellisuudesta".
Suhteellisuusteoria selitti yksinkertaisesti
Suhteellisuusteoria käsittelee tilaa, aikaa ja painovoimaa ja oli todellinen virstanpylväs fysiikassa. Monet asiat, kuten loimilaite ja aikamatka, tekivät hiukan enemmän. Se koostuu kahdesta teoriasta.
- Erityinen suhteellisuusteoria. Se selittää ajan ja tilan käyttäytymisen tarkkailijoiden näkökulmasta.
- Yleinen suhteellisuusteoria. Se kuvaa painovoimaa ajan ja tilan kaarevuutena, jonka muodostavat esimerkiksi suuret massat, kuten tähdet.
ilmoitus
Fysiikassa viitejärjestelmää kutsutaan tila-ajalliseksi rakenteeksi, jota vaaditaan kuvaamaan paikasta riippuvat prosessit tarkalleen. Inertiajärjestelmä on referenssijärjestelmä, jossa voimattomat hiukkaset lepäävät tai kulkevat suoraa polkua vakionopeudella. Esimerkiksi, aika kuluu hitaammin yhdessä inertiajärjestelmässä kuin toisessa.
- Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian mukaan kaikki inertiaalijärjestelmät ovat luonteeltaan samanlaisia. Jos aika kulkee nopeammin yhdessä järjestelmässä kuin toisessa, molemmat ominaisuudet pätevät. Aika lentää nopeammin ja samalla normaalisti.
- On kuitenkin huomattava, että mikään järjestelmä, esine tai hiukkas ei voi olla valoa nopeampi. Valon nopeus (c) on nopeuden yläraja nopeudella 299792.458 km / s. Valitettavasti avaruusaluksen lentäminen "kaksinkertaisella valon nopeudella" joissain sci-fi-elokuvissa ei ole mahdollista.
E = mc² - se tarkoittaa kaavaa
Lähes kaikki tuntevat heidät, mutta kukaan ei tiedä kuinka niitä tosiasiallisesti käyttää: puhumme kuuluisasta kaavasta E = mc². Tällä voidaan laskea energia suhteellisesta massasta riippuen.
- Einsteinin mukaan energia ja massa (esimerkiksi hiukkasilla) ovat vastaavat.
- Kokonaisenergia (E) voidaan laskea kaavalla E = mc², jossa m = m ': √ (1 - v²: c²). Tässä tapauksessa m 'on massa levossa. Kaavaa ei kuitenkaan voida soveltaa "klassiseen" fysiikkaan, vaan sitä sovelletaan vain relativistiseen fysiikkaan.
Suhteellisuusteoria: mitkä ovat ajan dilaatio ja pituuden supistuminen?
Aika (joka kulkee suhteessa tarkkailijaan) tai pituus (kohteen) voidaan vaikuttaa nopeuteen (esineen) (kohteen). Aika ja pituus riippuvat nopeudesta.
- Mitä nopeammin kohde liikkuu avaruudessa, sitä hitaampi aika kuluu lepäävän tarkkailijan suhteen. Jopa suurten väkijoukkojen läheisyydessä, aika kuluu hitaammin. Löydät tarkempia tietoja artikkelistamme "Ajan laajeneminen".
- Kun esine liikkuu suurella nopeudella avaruudessa, myös sen pituus (nopeuden suuntaan) puristetaan. Täältä löydät myös erillisen artikkelin, joka käsittelee pituuden supistumista.
Avaruuden ja ajan kaarevuus: Suuret massat avaruudessa
Lopuksi haluamme omistautua itsemme avaruuden suurille joukkoille (kuten planeetalle).
- Kuten jo tiedät artikkelistamme ajan dilaatiosta, aika kuluu hitaammin lähellä suuria massoja.
- Suuret massat, kuten tähti, taivuttavat tilaa (ja aikaa). Voit ajatella tätä ilmiötä suurena kankaana, joka "taipuu" alas, kun laitat siihen jotain painavaa, kuten vesimeloni. Avaruus-aika on kaareva samalla tavalla. Tämä tarkoittaa, että valoa taipuvat myös suuret massat.
Einsteinin suhteellisuusteoria: Sinun pitäisi pystyä käyttämään näitä kaavoja
Relativistisessa fysiikassa käytetään monia erilaisia kaavoja. Näytämme sinulle tärkeimmät, jotka sinun pitäisi tietää.
$config[ads_text5] not found- Suhteellisen ajan kaava on ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). Tässä esimerkissä haluaisimme laskea kuinka monta sekuntia kulkee järjestelmässä, joka liikkuu nopeudella 200 000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6, 712 s. Tämä tarkoittaa, että vaikka 5 sekuntia kuluu kiihdytetyssä järjestelmässä, noin 7 sekuntia kulkee kiinteässä järjestelmässä! Valon nopeudella nimittäjässä olisi 0. Tämä johtaisi arvoon ∞.
- Pituuden supistumisen kaava on l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Suhteellinen pituus riippuu peruspituudesta ja nopeudesta. Valon nopeudella pituus olisi 0!
- Tiedät myös tämän artikkelin kaavan E = mc², jossa m = m ': √ (1 - v²: c²).
- Lopuksi on olemassa kaava relativistiselle Doppler-ilmiölle (ammattilaisille). Huomaat Doppler-vaikutuksen, kun esimerkiksi poliisi auto sireenillä ajaa ohi. Tätä ilmiötä voidaan soveltaa analogisesti relativistiseen fysiikkaan: taajuus riippuu nopeudesta. Jos sähkömagneettisten aaltojen (esim. Valon) lähetin ja vastaanotin siirtyvät toisistaan, taajuus muuttuu. Seuraavaa sovelletaan: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Jos hallitset nämä peruskaavat, voit jo ratkaista monia relativistisia ongelmia.