19). Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности.

СТО была создана Эйнштейном в 1905 году. В этой теории рассматривались явления, протекающие только в ИСО, отсюда термин «специальная». С основу СТО Эйнштейн заложил 2 постулата, которые являются обобщением опытов.

1. Принцип относительности: все законы природы не меняются (инвариантны) при переходе от одной ИСО в другую (равноправие всех ИСО).

2. Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО и не зависит от движения источников и приемников света.

Логическое следствие: сигналы распространяются не мгновенно, а с конечной скоростью, ее предел – скорость света.

Первый постулат говорит о том, что все законы природы не меняются (инвариантны) относительно преобразований Лоренца:

, , , .

Относительность одновременности.

В ньютоновской механике время одно и то же для всей вселенной . Если какие-то два события происходят одновременно в одной системе отсчета, то и в другой тоже. Такое классическое понятие одновременно интуитивно основано на представлении о мгновенном распространении сигнала. Эйнштейн считал, что так полагать нельзя. Он предложил ввести понятие одновременности, основанное на распространении световых сигналов. Теория относительности многократно критиковалась. Новое определение одновременности – предложено Эйнштейном: в любой ИСО события А и В называются одновременными, если световые сигналы, испущенные из точек А и В, в моменты когда произошли события, достигнут середины отрезка АВ одновременно.

К – неподвижная инерциальная система.

В СО «К» приемник А сработает раньше чем В, поскольку пока свет идет по точке А и точке В, они сместятся вправо. Одновременность не абсолютна, а относительна для неподвижного наблюдателя и неодновременна для движущегося, т.е. нет единого абсолютного времени для всей вселенной.

20). Основные следствия из преобразований Лоренца. «Сокращение» длины движущихся объектов. «Замедление» хода движущихся часов.

l – длина стержня, измеренная в лаборатории к СО,

l_o – собственная длина стержня, измеренная в K’ СО, т.е. там, где тело покоится.

Длина тела основана на разнице между координатами его концов, измеренных в один и тот же момент времени.

Для наблюдения в лаборатории неподвижной системы отсчета стержень будет казаться короче.

- длительность некоторого процесса в неподвижной СО К,

- собственное время процесса, отсчитываемое часами, движущимися вместе с телом, в котором происходит процесс.

Собственное время – самое короткое. Этот эффект называют эффектом замедления времени. И тот, и другой эффект являются взаимными.

Закон сложения скоростей:

21). Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.

Зависимость массы от скорости.

2-ой закон Ньютона только если масса будет выражаться .

m_o – масса покоя, измеренная с системе отсчета, где тело поится.

m – масса, измеренная наблюдателем, движущемся со скоростью относительно тела.

Увеличение массы – это не увеличение количества вещества.

Связь между массой и энергией.

Любое изменение массы приводит к изменению энергии тела. Тело массой m обладает эквивалентной энергией E = mc². Всякое изменение энергии тела должно сопровождаться эквивалентным изменением его массы. Пример: стакан с горячим чаем имеет большую массу, чем стакан с холодным.

m = 1кг, какая энергия эквивалентна ей?

Оказалось, что пространство и время не абсолютны, а зависят т движения наблюдателя. Пространственные и временные координаты не могут рассматриваться независимо. Любое событие можно представить точкой с 4-мя координатами в 4-мерном пространстве времени. Существуют в действительности все эффекты теории относительности, если считать, что все они были раньше.

1 т.

Формула E = mc² подтверждается в явлении ядерной физики.

Известно, что энергия ядра состоит из нейтронов и протонов, меньше энергии, отдельно взятой.