- •Содержание.
- •Раздел 1. Теоретическая часть……………………………………………… 4-14
- •Раздел 2. Расчётная часть………………………………………………….… 15-16
- •Раздел 3. Практическая часть……………………………………………... 17-23
- •Введение.
- •Раздел 1. Теоретическая часть. Постулаты теории относительности.
- •1. Возникновение теории относительности
- •2. Относительность промежутков времени.
- •3. Относительность расстояний.
- •5. Закон Ньютона в релятивистской форме.
- •Связь между массой и энергией.
- •Раздел 2. Расчётная часть.
- •Раздел 3. Практическая часть.
- •Цель работы: проверка выполнения законов сохранения энергии и импульса при упругом и неупругом ударах.
- •Общие указания
- •Математическое выражение этого закона
- •После упругого удара энергия шаров
- •Коэффициент восстановления энергии для неупругого удара
- •Заключение.
- •Список литературы.
2. Относительность промежутков времени.
Пусть инерциальная система отсчета K покоится, а система отсчета K0 движется относительно системы K со скоростью v.
Пусть интервал времени между двумя событиями, происходящими в одной и той же точке инерциальной системы K0, равен t0.
Тогда интервал времени между этими же событиями в системе K будет выражаться формулой: .
Это эффект замедления времени в движущихся системах отсчета. Если v << c, то величиной можно пренебречь, тогда и никакого замедления в движущихся системах можно не учитывать.
Замедление времени позволяет, в принципе, осуществить «путешествие с будущее». Пусть космический корабль, движущийся со скоростью v относительно Земли, совершает перелет от Земли до звезды и обратно. За время t0 свет проходит путь от Земли до звезды:
l0 = c • t0.
Продолжительность полета по часам земного наблюдателя равна:
Настолько постареют люди на Земле к моменту возвращения космонавтов. По часам, установленным на космическом корабле, полет займет меньше времени:
По принципу относительности, все процессы на космическом корабле, включая старение космонавтов, происходят так же, как и на Земле, но не по земным часам, а по часам, установленным на корабле. Следовательно, к моменту возвращения на Землю космонавты постареют только на время t0.
Если, например, t0 = 500 лет и v2/c2 = 0,9999, то формулы дают t = 1000,1 года, t0 = 14,1 года.
Космонавты возвратятся на Землю по земным часам спустя 10 веков после вылета и постареют лишь на 14,1 года.
3. Относительность расстояний.
Классический закон сложения скоростей не может быть справедлив, т.к. он противоречит утверждению о постоянстве скорости света в вакууме. Если поезд движется со скоростью v и в вагоне в направлении движения поезда распространяется световая волна, то ее скорость относительна Земли все равно c, а не v + c.
Рассмотрим две системы отсчета.
В системе K0 тело движется со скоростью v1. Относительно же системы K оно движется со скоростью v2. Согласно закону сложения скоростей в СТО:
Если v << c и v1 << c, то слагаемым можно пренебречь, и тогда получим классический закон сложения скоростей: v2 = v1 + v.
При v1 = c скорость v2 равна c, как этого требует второй постулат теории относительности:
При v1 = c и при v = c скорость v2 вновь равна скорости c
Замечательным свойством закона сложения является то, что при любых скоростях v1 и v (не больше c), результирующая скорость v2 не превышает c. Скорость движения реальных тел больше, чем скорость света, невозможна. Допустим, что два тела движутся навстречу друг другу со скоростями 200 000 км/с, тогда по классической формуле сложения скоростей получим:
v2 = 200 000 км/c + 200 000 км/c = 400 000 км/с, а по закону сложения скоростей в СТО v2 = 277 000 км/с.
5. Закон Ньютона в релятивистской форме.
В классической механике основным законом динамики является второй закон Ньютона:
F = m • a.
Этот закон можно записать и в другом виде через изменение импульса: где p = m Ч v – импульс тела.
Основной закон релятивистской механики записывается в прежней форме: но теперь – релятивистский импульс.