Základy speciální teorie relativity – maturitní otázka

fyzika

 

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.





Další podobné materiály na webu: