Teoria relativității pentru manechine: conținutul explicat pur și simplu
Când cineva se gândește la teoria relativității, formula E = mc² de obicei îmi vine în minte. Acest sfat practic vă va spune despre ce este această formulă și despre ce ar trebui să știți despre „relativitate”.
Teoria relativității explicată pur și simplu
Teoria relativității tratează spațiul, timpul și gravitația și a reprezentat o adevărată etapă în fizică. Multe lucruri, cum ar fi deplasarea în timp și călătoria în timp, au făcut ceva mai mult posibil. Este compus din două teorii.
- Teoria specială a relativității. Ea explică comportamentul timpului și spațiului din perspectiva observatorilor.
- Teoria generală a relativității. Ea descrie gravitația ca curbura timpului și a spațiului, care este creată, de exemplu, de mase mari precum stelele.
declarație
În fizică, un sistem de referință se numește structură spațio-temporală, care este necesară pentru a descrie exact procesele dependente de locație. Un sistem inerțial este un sistem de referință în care particulele fără forță se sprijină sau traversează căi drepte la viteză constantă. De exemplu, timpul trece mai lent într-un sistem inerțial decât în altul.
- Conform teoriei speciale a relativității a lui Einstein, toate sistemele inerțiale sunt egale în natură. Dacă timpul trece mai repede într-un sistem decât în altul, se aplică ambele proprietăți. Timpul zboară mai repede și în același timp în mod normal.
- Cu toate acestea, trebuie să rețineți că niciun sistem, obiect sau particulă nu poate fi mai rapid decât lumina. La 299792.458 km / s, viteza luminii (c) este o limită superioară pentru viteze. Din nefericire, zborul unei nave spațiale la „de două ori viteza luminii” în unele filme de sci-fi nu este posibil.
E = mc² - asta înseamnă formula
Aproape toată lumea îi cunoaște, dar nimeni nu știe să le folosească de fapt: vorbim despre celebra formulă E = mc². Cu aceasta energia poate fi calculată în funcție de masa relativă.
- Conform lui Einstein, energia și masa (de exemplu, cu particule) sunt echivalente.
- Energia totală (E) poate fi calculată folosind formula E = mc² cu m = m ': √ (1 - v²: c²). În acest caz m 'este masa în repaus. Cu toate acestea, formula nu poate fi aplicată fizicii „clasice”, ci se aplică numai fizicii relativiste.
Teoria relativității: care sunt dilatarea timpului și contracția lungimii?
În funcție de viteză (a unui obiect), timpul (care trece relativ la observator) sau lungimea (a obiectului) poate fi influențat. Timpul și lungimea depind de viteză.
- Cu cât un obiect se mișcă mai repede în spațiu, timpul mai lent trece în raport cu un observator în repaus. Chiar și în apropierea mulțimilor mari, timpul trece mai încet. Puteți găsi informații mai detaliate în articolul nostru despre „Dilatarea timpului”.
- Când un obiect se mișcă cu viteză mare în spațiu, lungimea acestuia (în direcția vitezei) este de asemenea comprimată. Și aici veți găsi un articol separat care tratează contracția lungimii.
Curbura spațiului și a timpului: mase mari în spațiu
În cele din urmă, am dori să ne dedicăm maselor mari din spațiu (cum ar fi o planetă).
- După cum știți deja din articolul nostru despre dilatarea timpului, timpul trece mai lent lângă mase mari.
- Mase mari, cum ar fi o stea, îndoaie spațiul (și timpul). Vă puteți gândi la acest fenomen ca la o pânză mare care se „îndoaie” în jos când puneți ceva greoi ca un pepene verde. Spațiul-timp este curbat în mod similar. Aceasta înseamnă că lumina este deviată și de mase mari.
Teoria relativității a lui Einstein: ar trebui să poți folosi aceste formule
Multe formule diferite sunt utilizate în fizica relativistă. Vă vom arăta cele mai importante pe care ar trebui să le cunoașteți.
$config[ads_text5] not found- Formula timpului relativ este ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). În acest exemplu, am dori să calculăm câte secunde trec într-un sistem care se mișcă la 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6.712 s. Aceasta înseamnă că în timp ce 5 secunde trec într-un sistem accelerat, în jur de 7 secunde trec într-un sistem staționar! La viteza luminii ar exista 0 în numitor, ceea ce ar rezulta în ∞.
- Formula pentru contracția lungimii este l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Lungimea relativă depinde de lungimea de bază și de viteză. La viteza luminii, lungimea ar fi 0!
- De asemenea, cunoașteți formula E = mc² cu m = m ': √ (1 - v²: c²) din acest articol.
- În cele din urmă, există formula pentru efectul Doppler relativist (pentru profesioniști). Veți observa efectul Doppler când, de exemplu, o mașină de poliție cu o sirenă trece pe lângă voi. Acest fenomen poate fi aplicat analog fizicii relativiste: frecvența depinde de viteză. Dacă emițătorul și receptorul undelor electromagnetice (de exemplu, lumina) se îndepărtează unul de celălalt, frecvența este modificată. Se aplică următoarele: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Dacă stăpâniți aceste formule de bază, puteți rezolva deja multe probleme relativiste.