А) Лабораторна робота № 1

Тема: Відносність проміжків часу

Мета роботи: Вивчити спеціальну теорію відносності і дослідити відносність часу за допомогою моделювання фізичних процесів комп'ютером

1. Методика виконання роботи

Лабораторна робота виконується за допомогою моделювання фізичних процесів комп'ютером з використанням програми «Открытая физика».

Вигляд вікна цієї програми наведено на рис.1.

Значення y - відносну швидкість систем відліку,

l -  відстань між кінцями стержня, - довжина твердого стержня, виміряна у власній системі відліку, в якій стержень нерухомий, β – відношення швидкості руху системи до швидкості світла.

Відносність проміжків часу - одне з важливих наслідків спеціальної теорії відносності Ейнштейна. Інтервал часу між двома подіями може бути різним у різних системах відліку. Якщо дві події відбуваються в одній і тій же точці простору в деякій системі відліку, і інтервал часу, який вимірюється по годинах нерухомого спостерігача, виявився рівним τ₀, то для спостерігача в іншій системі, яка рухається відносно першої з постійною швидкістю υ, інтервал часу між двома цими подіями буде дорівнює τ:

Тут c - швидкість світла, β = υ / c Інтервал τ завжди більше інтервалу τ₀, який називається власним часом. Це означає, зокрема, що хід годинника, що рухаються відносно спостерігача, сповільнюється. Цей висновок теорії відносності випливає з постулату про сталість швидкості світла у різних системах відліку. Комп'ютерна модель дозволяє познайомитися з одним з важливих наслідків спеціальної теорії відносності Ейнштейна - відносністю проміжків часу. На екрані дисплея представлений експеримент з вимірювання інтервалу часу між двома подіями спостерігачами в різних системах відліку. Результати вимірювання власного часу та часу щогодини рухомого спостерігача виводяться на екран дисплея. У лівій частині екрана відтворюється експеримент з вимірювання часу поширення світлового імпульсу туди і назад на нерухомій базі  l = 1 км. Подія 1 - (світлова спалах) і подія 2 - (повернення світлового імпульсу) відбуваються в одній точці системи відліку. Тому годинник вимірюють власний час τ₀ = 2l / c. У правій частині цей експеримент розглядається з точки зору спостерігача, який рухається з деякою швидкістю υ перпендикулярно базі. Події 1 і 2 в системі відліку цього спостерігача відбуваються в просторово роз'єднаних точках. Час τ = 2L / c, виміряний за синхронизованной годинах цієї системи, виявиться більше власного часу τ₀. У комп'ютерній моделі можна змінювати величину γ, яка пов'язана зі швидкістю υ співвідношенням

При натисканні кнопки Скидання на годиннику в обох системах відліку висвічується час настання подій 1 і 2.

2. Завдання до роботи

Вивчити спеціальну теорію відносності, а саме відносність проміжків часу.

3. Порядок виконання роботи

Дослідження відносність проміжків часу

1. Задати відносну швидкість систем відліку y.

2. Записати стале значення початкової відстані між дзеркалами l.

3. Записати значення відношення швидкості руху системи відносно швидкості світла – β.

4. Спостерігаючи рух рухомої системи відносно нерухомої записати: а) значення часу за який світловий промінь пройшов відстань з точки 1 в точку 2 (l ) в нерухомій системі - ; б) значення часу за який світловий промінь пройшов відстань з точки 1 в точку 2 (l ) в рухомій системі - ; в)значення часу проходження відстані світлового променя в рухомій системі відносно нерухомої - .

5. П.1-4 повторити для десяти різних значень y.