Теория относительности Скачать
презентацию
<<  Измерение скорости света Баллистическая теория Ритца  >>
Принцип относительности в механике
Принцип относительности в механике
Принцип относительности Галилея
Принцип относительности Галилея
Механическое явление
Механическое явление
Преобразования Галилея
Преобразования Галилея
Инвариантность второго закона Ньютона
Инвариантность второго закона Ньютона
Пространственный интервал
Пространственный интервал
Скорость относится к неинвариантным величинам: Классический закон
Скорость относится к неинвариантным величинам: Классический закон
Принцип относительности Эйнштейна
Принцип относительности Эйнштейна
Физические явления
Физические явления
Скорость света в вакууме
Скорость света в вакууме
Следствия основных принципов теории относительности
Следствия основных принципов теории относительности
Время
Время
Размеры перпендикулярные вектору скорости
Размеры перпендикулярные вектору скорости
Время, отсчитываемое по часам
Время, отсчитываемое по часам
Относительность пространственных интервалов
Относительность пространственных интервалов
Размеры тел
Размеры тел
Зеркало
Зеркало
Время движения света
Время движения света
Длина тел
Длина тел
Преобразования Лоренца
Преобразования Лоренца
Пространственные и временные интервалы
Пространственные и временные интервалы
Следствия из преобразований Лоренца
Следствия из преобразований Лоренца
Релятивистский закон
Релятивистский закон
Пространственно-временной интервал
Пространственно-временной интервал
Координаты точек
Координаты точек
Инвариантность пространственных и временных интервалов
Инвариантность пространственных и временных интервалов
Времениподобные интервалы
Времениподобные интервалы
Пространственно-подобные интервалы
Пространственно-подобные интервалы
Релятивистский импульс
Релятивистский импульс
Закон Ньютона
Закон Ньютона
Направления векторов ускорения тела
Направления векторов ускорения тела
Энергия частицы
Энергия частицы
Полная энергия
Полная энергия
Энергия покоя
Энергия покоя
Связь полной энергии и импульса
Связь полной энергии и импульса
Плотность падающего на Землю потока энергии
Плотность падающего на Землю потока энергии
Масса Солнца
Масса Солнца
Закон сохранения полной энергии
Закон сохранения полной энергии
Частицы
Частицы
Элементарная частица
Элементарная частица
Объект, обладающий энергией
Объект, обладающий энергией
Расстояние
Расстояние
Относительное уменьшение частоты фотона
Относительное уменьшение частоты фотона
Лекция окончена
Лекция окончена
Слайды из презентации «Принцип относительности в механике» к уроку физики на тему «Теория относительности»

Автор: KNV. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Принцип относительности в механике.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 244 КБ.

Скачать презентацию

Принцип относительности в механике

содержание презентации «Принцип относительности в механике.ppt»
СлайдТекст
1 Принцип относительности в механике

Принцип относительности в механике

Лекция 8.

Тема: Принцип относительности в механике

1. Принцип относительности и преобразования Галилея. 2. Принцип относительности Эйнштейна. 3. Относительность временных интервалов. 4. Относительность пространственных интервалов. 5. Преобразования Лоренца 6. Пространственно-временной интервал. 7. Релятивистский импульс. Второй закон Ньютона. 8. Энергия частицы.

Содержание лекции:

Сегодня: пятница, 3 октября 2014 г.

2 Принцип относительности Галилея

Принцип относительности Галилея

1. Принцип относительности Галилея.

3 Механическое явление

Механическое явление

любое механическое явление протекает одинаково во всех инерциальных системах отсчета (ИСО).

Никакими механическими опытами, проводимыми в ИСО, нельзя установить, движется эта система отсчета прямолинейно и равномерно или покоится.

Прямые и обратные преобразования Галилея

4 Преобразования Галилея

Преобразования Галилея

позволяют по известным координатам и времени некоторого события в одной ИСО, найти координаты и время этого же события в другой ИСО, движущейся относительно первой с некоторой скоростью V. Уравнения классической механики инвариантны относительно преобразований Галилея, т. е вид уравнений не изменяется. Физические величины, которые при преобразованиях Галилея остаются неизменными, называются инвариантами преобразований Галилея.

5 Инвариантность второго закона Ньютона

Инвариантность второго закона Ньютона

Например, инвариантность второго закона Ньютона относительно преобразований Галилея проявляется в том, что вид этого уравнения сохраняется при переходе от неподвижной к движущейся СО: Консервативные силы взаимодействия также являются инвариантами. Эти два факта обеспечивают инвариантность всего второго закона Ньютона.

6 Пространственный интервал

Пространственный интервал

т.е. расстояние между пространственными точками: Временной интервал:

7 Скорость относится к неинвариантным величинам: Классический закон

Скорость относится к неинвариантным величинам: Классический закон

сложения скоростей: Принцип относительности и преобразования Галилея отражают представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, которые лежат в основе классической механики.

8 Принцип относительности Эйнштейна

Принцип относительности Эйнштейна

2. Принцип относительности Эйнштейна.

9 Физические явления

Физические явления

В основе СТО Эйнштейна лежат два постулата: Принцип относительности Эйнштейна: все физические явления в ИСО протекают одинаково. Принцип постоянства скорости света в вакууме: скорость света в вакууме одинакова во всех системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света, т.е. является универсальной постоянной:

10 Скорость света в вакууме

Скорость света в вакууме

является не только универсальной постоянной. Оказывается, что она есть максимально возможная скорость движения в природе, т.е. никакой сигнал, никакое воздействие одного тела на другое не может распространяться со скоростью большей скорости света в вакууме. С этой точки зрения понятно, что предельная и максимальная скорость движения должна быть одинаковой во всех ИСО.

11 Следствия основных принципов теории относительности

Следствия основных принципов теории относительности

1. Относительность временных интервалов.

12 Время

Время

течет по-разному в разных ИСО!!!

13 Размеры перпендикулярные вектору скорости

Размеры перпендикулярные вектору скорости

Согласно принципу относительности, размеры перпендикулярные вектору скорости не изменяются, т.е. А согласно принципу постоянства скорости света:

14 Время, отсчитываемое по часам

Время, отсчитываемое по часам

движущимся вместе с объектом, называется собственным временем объекта t0. Движущиеся часы идут медленнее неподвижных. Т.О., не существует единого мирового времени. Время, его течение, понятие одновременности событий – относительны.

15 Относительность пространственных интервалов

Относительность пространственных интервалов

2. Относительность пространственных интервалов.

16 Размеры тел

Размеры тел

поперечные по отношению к движению, не изменяются.

17 Зеркало

Зеркало

Источник

Зеркало

В системе К’ длина стержня: Время движения света до зеркала Расстояние, пройденное светом до зеркала

Время движения света от зеркала к приемнику:

Расстояние, пройденное светом до приемника:

Приемник

18 Время движения света

Время движения света

Общее время движения света до зеркала и обратно к приемнику: Тогда длина стержня в системе К будет: Заменяя ?t на ?t’, учитывая, что И вводя обозначение ?l’ =?l, получим.

19 Длина тел

Длина тел

Во всех системах отсчета длина тел уменьшается по сравнению с собственной. Это явление называется лоренцевым сокращением размеров тел в направлении движения.

20 Преобразования Лоренца

Преобразования Лоренца

5. Преобразования Лоренца.

21 Пространственные и временные интервалы

Пространственные и временные интервалы

Зная как изменяются пространственные и временные интервалы при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой, можно получить релятивистские преобразования координат и времени (прямые преобразования Лоренца):

22 Следствия из преобразований Лоренца

Следствия из преобразований Лоренца

При малых по сравнению со скоростью света скоростях движения, т.е. V/c<<1 преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея: x' = x - Vt, y' = y, z' = z, t' = t. Следствия из преобразований Лоренца Преобразования Лоренца наглядно демонстрируют неразрывную связь пространственных и временных свойств нашего мира (мир четырехмерен). На основе преобразований Лоренца можно описать относительность одновременности.

23 Релятивистский закон

Релятивистский закон

3. Необходимо вводить релятивистский закон сложения скоростей: Если вместо движения частицы рассмотрим распространение света, т.е. u’ = c, тогда.

Скорость света одна и та же в различных ИСО (принцип постоянства скорости света).

24 Пространственно-временной интервал

Пространственно-временной интервал

6. Пространственно-временной интервал.

25 Координаты точек

Координаты точек

Пусть в некоторой ИСО в точках А(x1, y1, z1) и В(x2, y2, z2) произошли в моменты времени t1 и t2 два события. При переходе в другую систему отсчета с помощью преобразований Галилея координаты точек А и В изменятся. Однако пространственный интервал Не изменяется и временной интервал.

26 Инвариантность пространственных и временных интервалов

Инвариантность пространственных и временных интервалов

В релятивисткой механике инвариантность пространственных и временных интервалов относительно преобразований Лоренца не имеет места. Инвариантом в СТО является пространственно-временной интервал:

27 Времениподобные интервалы

Времениподобные интервалы

Два вида пространственно-временных интервалов между событиями: Времениподобные интервалы: действительные интервалы, для которых. Для событий, связанных такими интервалами, т.е. во всех системах время между событиями больше времени, в течение которого свет проходит расстояние между точками, в которых эти события произошли. Световой луч, испущенный из первой точки в момент первого события, может быть использован для инициирования второго события во второй точке. Времениподобные интервалы связывают такие события, между которыми существует или может существовать причинно-следственная связь.

28 Пространственно-подобные интервалы

Пространственно-подобные интервалы

2. Пространственно-подобные интервалы: мнимые интервалы, для которых. Для событий, связанных такими интервалами, т.е. событие во второй точке происходит раньше, чем туда прибудет свет, испущенный из первой точки в момент первого события. Поэтому причинно-следственная связь между такими событиями невозможна и эти события между собой абсолютно независимы.

29 Релятивистский импульс

Релятивистский импульс

7. Релятивистский импульс. Второй закон Ньютона.

30 Закон Ньютона

Закон Ньютона

Второй закон Ньютона инвариантен относительно преобразований Галилея. В области больших скоростей эти преобразования теряют силу и уступают место преобразованиям Лоренца. Релятивистский импульс: - Второй закон Ньютона.

31 Направления векторов ускорения тела

Направления векторов ускорения тела

В релятивистском законе динамики в общем случае направления векторов ускорения тела и действующей силы не совпадают; нарушается и пропорциональность между величинами ускорения и силы. Два частных случая совпадения ускорения с направлением силы:

32 Энергия частицы

Энергия частицы

8. Энергия частицы.

33 Полная энергия

Полная энергия

в релятивистской механике имеет богатое содержание: 1) 2) В состоянии покоя V = 0 полная энергия не равна нулю (энергия покоя): Масса и энергия в любом теле представлены в пропорциональных количествах. Каждое изменение энергии покоя неизбежно сопровождается пропорциональным изменением его массы. Энергия покоя представляет собой внутреннюю энергию частицы или тела, не связанную с движением тела как целого и его взаимодействием с внешними силовыми полями.

34 Энергия покоя

Энергия покоя

В случае сложного тела, состоящего из многих частиц, его энергия покоя складывается из энергии покоя частиц, их кинетической энергии (обусловленной движением частиц относительно центра инерции тела) и потенциальной энергии взаимодействия частиц между собой. Потенциальная энергия частиц во внешнем поле в энергию покоя не включается, так же как и в полную энергию. Кинетическая энергия тела:

35 Связь полной энергии и импульса

Связь полной энергии и импульса

Взятые друг от друга раздельно, энергия и импульс относительны, т.е. различны в разных СО. Однако взятые в виде комбинации образуют абсолютную характеристику состояния частицы, инвариантную относительно преобразований Лоренца.

36 Плотность падающего на Землю потока энергии

Плотность падающего на Землю потока энергии

Задача 1. Солнечная постоянная (плотность падающего на Землю потока энергии излучения Солнца) равна С = 1,4 кВт/м2. Определить массу ?m, которую теряет Солнце за один год. Решение: Земля находится от Солнца на расстоянии За время ?t на единицу площади падает энергия Умножая на площадь сферы радиусом L, получаем полную энергию, излученную Солнцем за время ?t: Эта энергия возникает в результате термоядерных реакций за счет уменьшения энергии покоя Солнца.

37 Масса Солнца

Масса Солнца

Следовательно, его масса за год уменьшится на величину За время своего существования (5 млрд. лет) Солнце потеряло в массе Учитывая, что масса Солнца равна потери массы на излучение составляют 0,03%.

38 Закон сохранения полной энергии

Закон сохранения полной энергии

Пример демонстрирует важный вывод СТО: в природе нет закона сохранения массы, есть лишь закон сохранения полной энергии. Закон сохранения массы возник в классической физике только потому, что кинетические энергии продуктов химических реакций были намного меньше их энергий покоя.

39 Частицы

Частицы

для которых W = cp называются ультрарелятивистскими. Для них . Такие частицы способны к множественному рождению других частиц (если ультрарелятивистские частицы присутствуют в космических лучах, то при их столкновении с атомами атмосферы возникают ливни рожденных частиц ). Не утрачивает смысл при m = 0. Тогда W = cp и V = c. Т.е. частицы с m = 0 движутся со скоростью света. Эти скорости являются врожденными для них, изначальными. Представители – фотоны ?, нейтрино ?.

40 Элементарная частица

Элементарная частица

Задача 2. Элементарная частица, называемая нейтральным ? - мезоном (?0) распадается на два фотона: Определить импульсы фотонов, если распавшийся пи-мезон покоился. Масса частицы Решение: Так как вначале пи-мезон покоился, полный импульс системы был равен нулю. Из закона сохранения импульсы фотонов равны по величине и направлены в противоположные стороны. Следовательно, равны и энергии фотонов Закон сохранения энергии в этой реакции:

41 Объект, обладающий энергией

Объект, обладающий энергией

1916 г. Эйнштейн, обобщая идеи СТО не НИСО создал теорию гравитации (ОТО): любой объект, обладающий энергией Е, будет подвержен действию гравитационного поля как если бы он имел гравитационную массу mg. Связь mg с энергией определяется: Масса фотона равна нулю, но в любом гравитационном поле он должен вести себя как частица с гравитационной массой.

42 Расстояние

Расстояние

При движении фотона вблизи поверхности Земли вверх по вертикали на расстояние l фотон должен затратить часть своей энергии на совершение работы против сил тяжести: Соответственно первоначальная энергия фотона должна уменьшится на величину Значит, частота фотона в конце пути будет меньше на величину.

43 Относительное уменьшение частоты фотона

Относительное уменьшение частоты фотона

при распространении по вертикали было измерено в 1960 г. американскими учеными Паундом и Ребкой. В условиях опыта оно составило малую величину . Следовательно, перепад высот в опыте Паунда-Ребки составлял Эффект изменения частоты света при удалении от большой тяготеющей массы называется гравитационным красным смещением.

44 Лекция окончена

Лекция окончена

Нажмите клавишу <ESC> для выхода

«Принцип относительности в механике»
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Printsip-otnositelnosti-v-mekhanike/Printsip-otnositelnosti-v-mekhanike.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Слайды
Презентация: Принцип относительности в механике.ppt | Тема: Теория относительности | Урок: Физика | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Теория относительности > Принцип относительности в механике.ppt