Otázka: Základy speciální teorie relativity
Předmět: Fyzika
Přidal(a): Petr Pokorný
Základy speciální teorie relativity
- Zabývá se jevy při rychlostech blízkých rychlosti světla. Pouze inerciální soustavy
Klasická fyzika předpokládá:
- 1. Čas je absolutní
- 2. Absolutní současnost- pokud jsou současné události v jedné vztažné sst., potom jsou současné i v ostatních
- 3. Absolutní délka
- 4. Stálá hmotnost
- 5. Klasické skládání rychlostí
- 6. Mechanický Galileiho princip relativity – není možné rozlišit mezi inerciálními vztažnými soustavami
Historické okolnosti:
Měření rychlosti světla
- Römer (1675)- 215 000 m/s
- Louis Fizeau (1849)
- Foucalt, Michelson (1877) – 300 000 m/s
Nutnost najít vztažnou soustavu vzhledem, ke které vztáhnout rychlost světla – zavedení Etheru.
V roce 1873 James Clark Maxwell přichází s teorii elektromagnetického pole, ze které plyne rychlost el. vln stejná jako rychlost světla. Světlo = Elektromagnetické vlnění -není nutnost zavádět představu Etheru.
Zároveň Michelson-Morleyho pokus – snaha dokázat to že není Maxwellova teorie invariantní- možnost rozlišit vztažné soustavy- výsledek- stálá rychlost světla ve všech směrech.
Závěr: Galileiho transformace není správná, nová Lorentzova transformace
Nepředpokládá absolutní čas.
Vznik STR:
- Albert Einstein (1905)
STR leží na dvou základních principech:
- 1. Princip relativity: Einstein rozšiřuje Galileiho mechanický princip relativity, i na děje elektromagnetické.
- 2. Princip stálé rychlosti světla: Rychlost světla je ve všech libovolných vztažných soustavách konstantní.
Důsledky STR:
- 1. Relativnost současnosti: dvě nesoumístné události které jsou současné v jedné vzt. soustavě, obecně nejsou současné v jiné vzt. soustavě.
- 2. Dilatace času: Hodiny, v pohybující soustavě, jdou pomaleji, než v klidové soustavě.
- 3. Lorentzova kontrakce délek: Tyč se zkracuje ve směru pohybu, a je kratší než tyč v klidové soustavě. K určení délky tyče potřebujeme označit koncové body tyče, vzhledem k tomu že jsou nesoumístné, z toho plyne, že tyč musí být kratší.
- 4. Relativistické skládání rychlostí: Klasické skládání rychlostí by znamenalo, že můžeme ve výsledku dostat rychlost vyšší než je rychlost světla. Musíme skládat rychlosti relativisticky.
- 5. Relativistická hmotnost: S rostoucí rychlostí roste i hmotnost částice. Částice s nenulovou klidovou hmotností nelze urychlit na rychlost světla. Stále však platí ZZH.
- 6. Relativistická hybnost: Protože se mění hmotnost částice s rostoucí rychlostí, musí se relativisticky měnit i hybnost. Stále však musí platit ZZH.
- 7. Vztah mezi hmotností a energií: Klasická fyzika nepředpokládá žádný obecný vztah mezi energií a hmotností (při rostoucí energii ne nemění hmotnost). V STR, se ale při každé změně celkové energie mění i hmotnost.
