Мазмұны

1. 
   Кіріспе
   
2. 
   Салыстырмалылық теориясының постулаттары.
   
3. 
   Салыстырмалылық теориясының пайда болуы
   
4. 
   Ньютон заңы релятивистік түрде.
   
5. 
   Эйнштейн Формуласы.
   
6. 
   Есеп шығару мысалдары
   
7. 
   Қорытынды
   
8. 
   Әдебиеттер тізімі
   

Кіріспе

Салыстырмалылық теориясы-жалпы қабылданған ресми ғылым, механика, Электродинамика және гравитацияны біріктіретін әлем (макродеңгейде) қалай құрылғандығы туралы теория. Салыстырмалылық теориясының мазмұны кеңістік пен уақыттың физикалық теориясы болып табылады.

Арнайы салыстырмалылық теориясы (АСТ; сонымен қатар жеке салыстырмалылық теориясы) - қозғалыстарды, механика заңдарын және еркін қозғалыс жылдамдығы кезіндегі кеңістіктік-уақыттық қатынастарды, вакуумдағы аз жарық жылдамдығын сипаттайтын теория, оның ішінде жарық жылдамдығына жақын. Арнайы салыстырмалылық теориясы аясында Ньютонның классикалық механикасы төмен жылдамдықтың жақындауы болып табылады. Гравитациялық өрістер үшін АСТ жалпылауы жалпы салыстырмалылық теориясы деп аталады.

Классикалық механиканың болжамдарынан физикалық процестердің ағуында ауытқудың салыстырмалылығының арнайы теориясымен сипатталатын релятивистік әсерлер деп аталады, ал мұндай әсерлер маңызды болатын жылдамдықтар - релятивистік жылдамдық деп аталады.

Салмақ пен энергияның эквиваленттілігі-дене салмағы онда жасалған энергия өлшемі болып табылатын физикалық тұжырымдама. Дененің энергиясы вакуумдағы жарық жылдамдығы квадратының өлшемдік көбейткішіне көбейтілген дене салмағына тең: мұнда E - дененің энергиясы, m - оның массасы, c - вакуумдағы жарық жылдамдығы 299 792 458 м/с тең.

Бір жағынан, тұжырымдама қозғалмайтын дененің массасы (тыныштық массасы деп аталады) осы дененің ішкі энергиясының өлшемі болып табылады;

Екінші жағынан, энергияның кез келген түріне масса сәйкес келеді деп айтуға болады. Мысалы, қозғалатын дененің кинетикалық энергиясының сипаттамасы ретінде релятивистік масса ұғымы енгізілді.

Салыстырмалылық теориясының постулаттары.

Физикадағы постулат математикадағы аксиомаға сәйкес келеді. Екі постулат салыстырмалық теориясының негізінде жатыр. Эфирге қатысты жер қозғалысын байқамаған тәжірибелерді түсіндіру үшін, кейіннен анықталғандай, неге артықшылық есептеу жүйесі болмайтынын түсінуге тырысып, әртүрлі болжамдар жасалды. Эйнштейн бұл мәселені инерциялық жүйелер арасындағы айырмашылықты табуға тырыспастан шешті. Ол барлық инерциялық жүйелер механикалық құбылыстар үшін ғана емес, сонымен қатар электромагниттік құбылыстар үшін де тең деп есептеді. Біркелкі және тік сызықты қозғалыс пен тыныштық жағдайы арасында айырмашылық жоқ. Эйнштейн теориясының басты постулаты-салыстырмалылық принципі: табиғаттың барлық процестері есептеудің барлық инерциялық жүйелерінде бірдей өтеді. Бұл заң механиканың салыстырмалы принципін электромагниттік және жалпы табиғаттың барлық заңдарына таратуға мүмкіндік берді. Салыстырмалылық теориясының екінші постулаты: вакуумдағы жарық жылдамдығы барлық инерциялық есептеу жүйелері үшін бірдей. Ол көз жылдамдығына да, жарық сигналын қабылдағыштың жылдамдығына да байланысты емес. Салыстырмалылық теориясының постулаттарынан ағады: жарық жылдамдығы ерекше жағдайға ие; вакуумдағы жарық жылдамдығы табиғатта өзара әрекеттесудің ықтимал жылдамдығы болып табылады. Үлкен ғылыми батылдық Эйнштейнге кеңістік пен уақыт туралы пікірлерге қайшы келетін постулаттарды жариялау үшін қажет болды. Инерциалды жүйелерді қарастырайық К және К

---

₁, олар бір-біріне қатысты қозғалыс жылдамдығыV, координаталар сәйкес келгенде, жарықтың жарқылы жүреді. Біз:v•t - жүйенің бір - біріне қатысты жылжуы - t; c•t-сфералық беттің радиусы.

Сур. 1

К және К₁ жүйелері тең, бірдей жылдамдығы бар.

Бір бақылаушы К жүйесімен байланысты және ол үшін сфера орталығы О нүктесінде орналасқан. К₁ жүйесімен байланысты екінші бақылаушы үшін сфера орталығы О₁ нүктесінде болады.Салыстырмалылықтың постулаттары қарама-қайшылыққа әкеледі, өйткені бірдей сфералық бетте O және O₁ центрлері болмайды.Бірақ бұл қарама-қайшылық тек жарық жылдамдығына жақын жылдамдық әділетсіз болатын кеңістік пен уақыттың классикалық түсінігімен байланысты.

Салыстырмалылық теориясының пайда болуы
Классикалық механикада ұзындық пен уақыт абсолютті шамалар, ал жылдамдық пен орын ауыстыру салыстырмалы деп саналады. Салыстырудың механикалық принципі (Галилео қағидасы) барлық механикалық құбылыстар кез-келген инерциялық тірек шеңберінде бірдей болатындығында. Инерциялық эталондық жүйеде бейбітшілікті біркелкі тік бұрышты қозғалыстан ажырату мүмкін емес. Кез-келген механикалық құбылыстар үшін барлық инерциялық анықтамалық жүйелер тең болады. Галилео басқа құбылыстар туралы ойламады, өйткені сол күндері механика барлық физика болды. XIX ғасырдың ортасына дейін. барлық физикалық құбылыстарды Ньютон механикасы негізінде түсіндіруге болады деп сенген.
XIX ғасырдың ортасында электромагниттік құбылыстар теориясы құрылды (Максвелл теориясы). Максвелл теңдеулері Галилейлік бір жүйеден екіншісіне ауысу кезінде формаларын өзгертетіні белгілі болды. Біртекті тік сызықты қозғалыс барлық физикалық құбылыстарға қалай әсер етеді деген сұрақ туды. Ғалымдар электромагнетизм мен механика теорияларын үйлестіру проблемасына тап болды.
Тапсырма қиын болды, өйткені классикалық механиканың заңдылықтары көптеген құбылыстарда (статикадан аспан механикасына дейін) өте жақсы расталды, тәжірибеге керемет қызмет етті және оны өзгерту мағынасыз болып көрінді. Сондықтан көптеген ғалымдар электродинамика теориясын классикалық механикаға сәйкес келетін етіп құруға тырысты.
Максвеллдің теориясы бойынша жарық 300 000 км / с жылдамдықпен жүреді. Неліктен жарық осындай жылдамдықпен қозғалады? (Егер ұшақ желдің бағыты бойынша ұшса, оның жылдамдығы 100 км / сағ, ал ауаның өзіндік жылдамдығы 500 км / сағ болса, онда ұшақ Жерге қатысты 600 км / сағ жылдамдықпен ұшады).

---

с жылдамдығымен қандай жарық қозғалады? Бұл сұрақтың жауабы Максвелл теориясында да, Джунг теде жоқ. Егер жарық толқын болса және толқын ортада таралса, онда жарық ортаға қатысты c жылдамдығымен қозғалады. Бұл жарықтандырғыш орта эфир деп аталады. XIX ғасырдың аяғындағы жарық эфирі туралы пікірталас ерекше айқындыққа жетті. Максвелл жасаған теорияның сәтті болғаны және ауаны байқауға болатындығын көрсететін болса, ауаға деген қызығушылық артты.
Егер эфир бар болса, онда эфир желін анықтау керек. Эфирді желді анықтау тәжірибесін 1881 жылы американдық ғалымдар А.Мишельсон және Р.Морли түпнұсқа интерферометр көмегімен орнатқан. Бақылау ұзақ уақыт жүргізілді. Тәжірибе бірнеше рет қайталанды. Нәтиже теріс болды: Жердің эфирге қатысты қозғалысы анықталмады. Әртүрлі эфирлік теориялар физиканы тоқтап қалды.
1905 жылы А.Эйнштейн эфир гипотезасын қабылдамай, салыстырмалылықтың арнайы (нақты) теориясын ұсынды, оның негізінде механика мен электродинамиканы біріктіруге болады. 1905 жылы оның «Қозғалмалы денелердің электродинамикасы туралы» еңбегі жарық көрді. Онда Эйнштейн салыстырмалылық теориясының екі қағидасын (постулатын) тұжырымдады. Постулат: барлық табиғат инерциялық санақ жүйелерінде бірдей заңдылық бар. Постулат: вакуумдағы жарық жылдамдығы барлық инерциялық санақ жүйелерінде бірдей. Бұл көздің жылдамдығына немесе жарық сигналын қабылдағыштың жылдамдығына байланысты емес.

Сонымен, қазіргі физика бөлінеді:

кіші жылдамдықтағы макроскопиялық денелердің қозғалысын зерттейтін классикалық механика (v<< c);

үлкен жылдамдықпен макроскопиялық денелердің қозғалысын зерттейтін релятивист механика (v < c);

шағын жылдамдықтағы микроскопиялық денелердің қозғалысын зерттейтін кванттық механика (v < c);

еркін жылдамдықпен микроскопиялық денелердің қозғалысын зерттейтін релятивистік кванттық физиканы (v Ј c).

АСТ ПОСТУЛАТТАРЫНАН ҚАТЫСУ
Оқиғалардың бір уақыттағы салыстырмалылығы



Сур. 2

A және B нүктелеріндегі оқиғалар, егер олар орындаған жарық сигналдары A және B нүктелері арасындағы ортадағы c нүктесіне бір мезгілде келіп тұрса, бір мезгілде болды деп есептеледі.

Мысалы, C нүктесінде осциллографпен қосылған A және B-ға қатысты тыныштық болады. Шамдарды қосқан кезде жарық сигналдары фотоэлементке бір уақытта біраз уақыт өткеннен кейін келеді және осциллограф экранында бір рет пайда болады.

---

Осциллографы бар фотоэлемент V жылдамдығымен солға қарай біркелкі қозғалсын, сонда оң шамнан жарық толқыны сол шамнан (l - s) Толқынға қарағанда фотоэлементке дейін үлкен қашықтыққа (l + s) өтуі тиіс, мұнда s = vDt. Бұл сол шамнан жарық толқыны оңға қарағанда фотоэлементке дейін жетуіне және экранда екі рет пайда болуына әкеледі. Демек, бір инерциялық есептеу жүйесінде бір мезгілде болған оқиғалар басқа есептеу жүйесінде бір мезгілде болып табылмайды, яғни оқиғалардың бір мезгілде болуы салыстырмалы.

Уақыт аралықтарының салыстырмалылығы.



Сур. 3

K инерциалды есептеу жүйесі күйіп кетсін, ал K₀ есептеу жүйесі K жүйесіне қатысты V жылдамдықпен қозғалсын.

K₀ инерциалды жүйесінің бір нүктесінде болатын екі оқиғаның арасындағы уақыт аралығы t₀ тең болсын.

Сонда K жүйесіндегі осы оқиғалар арасындағы уақыт аралығы формуламен көрсетіледі:



Бұл қозғалыстағы есептеу жүйелерінде уақытты баяулату әсері. Егер v << c болса, онда шаманы елемеуге болады, онда қозғалыстағы жүйелерде баяулатуды ескермеуге болады.

Уақыттың баяулауы, негізінде, "болашаққа саяхат"жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Жерге қатысты v жылдамдықпен қозғалатын ғарыш кемесі Жерден жұлдызға дейін және кері ұшады. t₀ кезінде жарық жерден жұлдызға дейінгі жолдан өтеді: l0 = c * t₀.

Жер бақылаушысының сағаты бойынша ұшу ұзақтығы:



Ғарышкерлердің қайтуы кезінде жер бетіндегі адамдар соншалықты ескіреді. Ғарыш кемесінде орнатылған сағат бойынша ұшу аз уақыт алады:



Салыстырмалылық принципі бойынша, ғарышкерлердің қартаюын қоса алғанда, ғарыш кемесіндегі барлық процестер жердегідей, бірақ жер сағаттарында емес, кемеде орнатылған сағаттарда да болады. Демек, Жерге оралу кезінде ғарышкерлер тек t

---

₀ уақытына ғана ескіреді.

Егер, мысалы, t₀ = 500 жыл және v² / c² = 0,9999 болса, онда формулалар t = 1000,1 жыл, t₀ = 14,1 жыл береді.

Ғарышкерлер жерге ұшып шыққаннан кейін 10 ғасыр өткенде Жер сағаты бойынша қайтып келеді және тек 14,1 жылға ғана қартаяды.

Қашықтықтың салыстырмалылығы.



Сур. 4

Жылдамдықты қосудың классикалық заңы әділ болуы мүмкін емес, себебі ол вакуумдағы жарық жылдамдығының тұрақтылығы туралы тұжырымға қайшы келеді. Егер поезд v жылдамдығымен қозғалса және вагонда поезд қозғалысы бағытында жарық толқыны тарайтын болса, онда оның жылдамдығы V + c емес, барлық жерге қатысты.

Екі есептеу жүйесін қарастырайық.

K₀ жүйесінде дене v₁ жылдамдығымен қозғалады. K жүйесіне қатысты ол v₂ жылдамдығымен қозғалады. АСТ жылдамдықтарын қосу Заңына сәйкес:



Егер v << c және v1 < c болса, онда қосылғышты елемеуге болады, содан кейін жылдамдықтарды қосудың классикалық Заңын аламыз: v₂ = v₁ + v.

V₁ = c кезінде v₂ жылдамдығы c тең, бұл салыстырмалық теориясының екінші постулатын талап етеді:



V₁ = c кезінде және V = c кезінде v₂ жылдамдығы қайтадан c жылдамдығына тең



Қосу Заңының тамаша қасиеті кез келген v₁ және v (с - дан артық емес) жылдамдықтарында нәтижелік v₂ жылдамдығы c - дан аспайды. Мысалы, екі дене бір-біріне қарама- қарсы 200 000 км/с жылдамдықтарымен келе жатыр, содан кейін классикалық формула жылдамдықтарды қосу аламыз:= 200 000 км/c + 200 000 км/с = 400 000 км/с, ал заң бойынша АСТ-да жылдамдықтарды қосу v₂ = 277 000 км/с.

Ньютон заңы релятивистік түрде.

Классикалық механикада динамиканың негізгі заңы-Ньютон екінші заңы:

F = m * a.

Бұл заңды импульсті өзгерту арқылы басқа түрде жазуға болады:



мұнда p = m * v - дененің импульсі.

Релятивистік механиканың негізгі заңы бұрынғы түрде жазылады:

---

Смотрите также файлы

• Отчет учителя предметника.doc

• Витамины и их роль в обмене веществ.docx

• С. Соловейчик в классе на конец 4го класса 25 человек. Из них 17 мальчиков и 8 девочек. Класс мальчишеского.doc

• Учебнометодическое пособие по выполнению контрольной работы спбгут санктпетербург 2016.pdf

• Тригонометрия блім бойынша жиынты баалау Оушыны аты жні.docx