6.1.2 Postuláty speciální teorie relativity, relativita současnosti

Podobné dokumenty
Úvod TEORIE RELATIVITY SPECIÁLNÍ A MINIMUM OBECNÉ. Prostor a čas v klasické mechanice

Speciální teorie relativity IF relativistická kinematika

SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY. Studijní text pro fyzikální seminář

SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY

Dilatace času. Řešení Čas t 0 je vlastní čas trvání děje probíhajícího na kosmické lodi. Z rovnice. v 1 c. po dosazení za t 0 a v pak vyplývá t

FYZIKA 4. ROČNÍK. Pole a éter. Souřadnicové soustavy (SS) Éter a pohyb

Vlnění první sada Equation Chapter 1 Section 1

Na obrázku je nakreslený vlak, který se pohybuje po přímé trati, nakresli k němu vhodnou souřadnou soustavu. v

Relativistická fyzika. Galileův princip relativity

Na obrázku je nakreslen vlak, který se pohybuje po přímé trati, nakresli k němu vhodnou souřadnou soustavu. v

2 = 1/εµ. Tento objev na konci 19. století podnítil inten-

Obsah KAPITOLY ZE SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY

III. Východiska speciální teorie relativity a Lorentzova transformace

Smíšený součin

POHYBY V GRAVITAČNÍM POLI ZEMĚ POHYBY TĚLES V HOMOGENNÍM TÍHOVÉM POLI ZEMĚ

I. Speciální teorie relativity. Relativistická fyzika. Galileův princip relativity. Michelsonův interferometr

6.1.4 Kontrakce délek

Proudění reálné tekutiny

2.4.5 Deformace, normálové napětí II

MEZINÁRODNÍ ROK FYZIKY

1.6.5 Vodorovný vrh. Předpoklady: Pomůcky: kulička, stůl, případně metr a barva (na měření vzdálenosti doapdu a výšky stolu).

Základní pojmy a vztahy speciální teorie relativity

Postřelené špalíky. Veletrh nápadů učitelů fyziky 22 VLADIMÍR VÍCHA *, TOMÁŠ FAIKL **

Vlnění druhá sada Equation Chapter 1 Section 1

IV. Relativistická kinematika

1. PROSTOR A ČAS V KLASICKÉ MECHANICE

Dodatek: Speciální teorie relativity

Auto během zrychlování z počáteční rychlost 50 km/h se zrychlením dráhu 100 m. Jak dlouho auto zrychlovalo? Jaké rychlosti dosáhlo?

38.1 CO VŠECHNO PATŘÍ K RELATIVITĚ

Zoe napsal: Já si myslim, že ti (a zdaleka ne jen tobě) pro samé pitvání se v rozměrové analýze, poněkud unikl fyzikální obsah celého sdělení.

Sbírka A - Př

FYZIKA 2. ROČNÍK. Pozorovaný pohyb vlny je pohybem stavu hmoty, a nikoli pohybem hmoty samé.

5.1.3 Lom světla. vzduch n 1 v 1. n 2. v 2. Předpoklady: 5101, 5102

EINSTEINOVA RELATIVITA

VLIV SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA VĚTRANÉ STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

Speciální teorie relativity IF

5.1.3 Lom světla I. Předpoklady: 5101, Pomůcky: Miska, voda, pětikoruna, akvárium, troška mléka,

TELMG Modul 10: Základy relativistické elektrodynamiky

Pedagogická poznámka: Tato hodina je netypická tím, že jde v podstatě o přednášku.

Smíšený součin

Světlo jako elektromagnetické vlnění Šíření světla, Odraz a lom světla Disperze světla

6.1.4 Kontrakce délek

Metody měření rychlosti světla

1.6.8 Pohyby v centrálním gravitačním poli Země

1. Prostor a čas v klasické mechanice

( ) ( ) Pythagorova věta, Euklidovy věty II. γ = 90, je-li dáno: c = 10, c = 6. Předpoklady: 3205

2.7.9 Obsah lichoběžníku

POVRCH A OBJEM KOULE A JEJÍCH ČÁSTÍ

. Najdi parametrické vyjádření přímky AB. Nakresli přímku AB do kartézské soustavy souřadnic a najdi její další vyjádření.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

VY_32_INOVACE_G 21 11

Ing. Stanislav Jakoubek

Logaritmická funkce II

MATEMATIKA. O paradoxech spojených s losováním koulí

1.6.7 Složitější typy vrhů

7.3.7 Přímková smršť. Předpoklady: 7306

II. Princip relativity v klasické fyzice, pokusy vedoucí k STR

Pohyb tělesa (5. část)

FYZIKA 4. ROČNÍK. Optika. Základní vlastnosti světla. Optika - nauka o světle; Světlo je elmg. vlnění, které vyvolává vjem v našem oku.

Zdánlivé paradoxy ve speciální teorii relativity

vzdálenost těžiště (myslí se tím těžiště celého tělesa a ne jeho jednotlivých částí) od osy rotace

Plynové turbíny. Nevýhody plynových turbín: - menší mezní výkony ve srovnání s parní turbínou - vyšší nároky na palivo - kvalitnější materiály

Rudý posuv v úloze z Fyzikální olympiády

Světlo elektromagnetické vlnění

Zkraty v ES Zkrat: příčná porucha, prudká havarijní změna v ES nejrozšířenější porucha v ES při zkratu vznikají přechodné jevy Vznik zkratu:

TERMODYNAMIKA Ideální plyn TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

I. PRVNÍ POHLED NA PROBLEMATIKU

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková. Mechanika. Mechanický pohyb. Fyzika 2. ročník, učební obory. Bez příloh. Identifikační údaje školy

3. Vlny. 3.1 Úvod. 3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru

Křížový úder kros. Jak dokonale zvládnout Squash. Forhendový kros

6. Jehlan, kužel, koule

Relativistická dynamika

1.4.1 Inerciální vztažné soustavy, Galileiho princip relativity

Speciální teorie relativity


Paradoxy kvantové mechaniky

. Najdi parametrické vyjádření přímky AB. Nakresli přímku AB do kartézské soustavy souřadnic a najdi její další vyjádření.

2. Mechanika - kinematika

1.8.9 Bernoulliho rovnice

Fyzika stručne a jasne

( ) Sčítání vektorů. Předpoklady: B. Urči: a) S. Př. 1: V rovině jsou dány body A[ 3;4]

MATEMATIKA. O paradoxech spojených s losováním koulí

1. Dráha rovnoměrně zrychleného (zpomaleného) pohybu

VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO A PRÁCE

Lineární funkce IV

Geometrie. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Kinetická teorie ideálního plynu

Kvantová fyzika. Pavel Cejnar mff.cuni.cz. Jiří Dolejší mff.cuni.cz

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Dělení heterogenních směsí pomocí gravitace (přednáška) Doc. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D.

RELATIVISTICKÁ DYNAMIKA

18.2 RYCHLOST ZVUKU 18.1 ZVUKOVÉ VLNĚNÍ

SPECIÁLNÍ TEORIE RELATIVITY

10.1 CO JE TO SRÁŽKA?

1.3.6 Dynamika pohybu po kružnici II

Obsahy - opakování

Příklad 1 (25 bodů) Částice nesoucí náboj q vletěla do magnetického pole o magnetické indukci B ( 0,0, B)

Fyzika mikrosvěta aktivně Aleš Trojánek

ZAKLADNÍ VLASTNOSTI SVĚTLA aneb O základních principech. PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

Slovní úlohy o pohybu I

6.2.6 Dvojštěrbinový experiment

Transkript:

6.1.2 Postuláty speiální teorie relatiity, relatiita současnosti Předpoklady: 6101 Kone 19. století: Maxwelloy ronie (elektřina a magnetismus) sětlo je elektromagnetiké lnění, šíří se ryhlostí 300 000 000 m s 1 snaha najít materiál (hypotetiké pojmenoání éter), jehož lněním je sětlo. Da problémy: Podle roni pro mehaniké lnění by éter měl být elmi trdý, měl by být šude a přitom není idět, že by brzdil Zemi (nebo okoli jiného). Pokud je sětlo lnění éteru (který je šude), tak by éter mohl být spránou základní soustaou souřadni = tím, o dooprady stojí (pokusy se sětlem na rozdíl od mehanikýh pokusů, by měly umožnit rozlišit i ronoměrný přímočarý pohyb ůči éteru). Pokusy na měření ryhlosti sětla ( jak ryhle se pohybuje Země ůči éteru). Analogie: Projíždějíí auto, jeho zuk se mění z ysokého na hluboký z rozdílu frekení můžeme určit, jak ryhle se auto ůči nám pohybuje. Měření ryhlosti sětla z různýh zdrojů: nezáisle na zdroji, ždy je ryhlost sětla e akuu 300 000 km s 1 (jakoby byl éter spojený se Zemí, ož je jasně nesmyslné). Při obletu Slune se Země pohybuje různýh směreh mělo by to být idět na ryhlosti sětla, ale sětlu naměříme pořád přesně 300000 km s 1. Z e mě Slune Z e mě Zřejmě základní zákon sěta zní: Sětlo se e akuu pohybuje ždy ryhlostí 300000 km s 1 nezáisle na pohybu pozoroatele i zdroje. Neypadá to mo dině, ale důsledky jsou naprosto nepřijatelné. Př. 1: Sětlo yletuje ze Slune ryhlostí 300 000 km s 1. Kosmiká raketa létá ryhlostí 100 000km s 1. a) Jakou ryhlostí se pohybuje sětlo ůči raketě, pokud raketa letí přímo ke Sluni? b) Jakou ryhlostí se pohybuje sětlo ůči raketě, pokud raketa letí přímo od Slune? Asi nejjednodušší příklad za dobu studia. a) raketa letí ke Sluni

100000 km/s 300000 km/s Raketa se pohybuje ůči sětlu ryhlostí 400 000 km s 1 (sětlo ji letí stří). b) raketa letí od Slune 100000 km/s 300000 km/s Raketa se pohybuje ůči sětlu ryhlostí 200000 km s 1 (sětlo ji dohání). Oba ýsledky jsou špatně. V obou případeh se sětlo pohybuje ůči raketě ryhlostí 300 000 km s 1. Konstatoali jsme před příkladem, že je to základní zákon sěta elmi dobře oěřený experimenty. Kde se stala hyba? V podstatě nikde. Toto je hlaní problém s teorií relatiity: Naše očekáání jsou logiká, yhází ze zkušenosti a dosud nebyla špatná. Jenže sětlo se podle nih nehoá. Jediné řešení: Zarhneme šehny dosaadní předstay o fungoání fyziky i sěta a budeme yházet z toho, že sětlo má ždy stejnou ryhlost. Získat odahu k takoému kroku byl nejětší problém. Tralo to řadu let a prní, kdo to dokázal, byl němeký fyzik Albert Einstein. Pedagogiká poznámka: Příklad 1 je důležitý. I když studentům před jeho řešením řeknete, že sětlo se e akuu ždy pohybuje ryhlostí 300 000 km/s, přesto naprostá ětšina z nih yřeší příklad stejně špatně jako je uedeno učebnii. Musíte se s nimi dohodnout na tom, že zahodí šehna sebelogičtější očekáání a budou přemýšlet pouze podle praidel. Speiální teorie relatiity yhází ze dou postulátů (předpokladů): 1. prinip relatiity (zobenění Galileiho prinipu relatiity, který platil pouze pro mehaniké pokusy): Ve šeh ineriálníh souřadnýh soustaáh (soustay, které buď stojí nebo se pohybují ronoměrně přímočaře) platí stejné fyzikální zákony žádným fyzikálním pokusem nelze určit, jestli souřadná soustaa stojí nebo se pohybuje ronoměrně přímočaře. Nemůžeme změřit pohyb ůči éteru (pojem éteru tím ztráí důležitost a dnes už se nepoužíá). Z Maxweloýh roni by mělo být při použití Galileiho transformae poznatelné, o se pohybuje a o stojí budeme muset změnit Galileiho transformae (nebo Maxwelloy. 2. prinip konstantní ryhlosti sětla Ve šeh ineriálníh soustaáh má ryhlost sětla e akuu stejnou elikost, která nezáisí na směru ani na zájemném pohybu zdroje a pozoroatele. Ni jiného než konstatoání experimentálního faktu, ýsledků šeh pokusů o měření ryhlosti sětla. Pokud heme řešit problémy e speiální teorii relatiity musíme yházet z těhto prinipů a ne z toho o je normální! (Někdy to budeme mít opradu těžké.) Relatiita současnosti (prní důsledek konstantní ryhlosti sětla)

Pohled klasiké fyziky: Da studenti na dou různýh koníh třídy pustí jednom okamžiku ze stejné ýšky křídy. Vidíme, že dopadnou na zem jednom okamžiku. Stejně to idí šihni ostatní, bez ohledu na to jestli ůči třídě stojí nebo se ůči ní pohybují = současnost je absolutní. Jak je to se současností teorii relatiity? Máme stojíí dlouhý železniční agón. Uprostřed agónu je zaěšena lampa. Blikneme lampou, sětlo se šíří na šehny strany, tedy i ke koni a začátku agónu. Na obou koníh agónu jsou umístěna zradla. Kdy se zradleh zableskne? Obě zradla jsou od lampy stejně daleko k oběma zradlům dorazí sětlo e stejný okamžik obou zradleh se zableskne současně. Jak se situae změní, když se agón rozjede? Sledujeme situai z agónu Zdá se nám, že agón stojí a idíme to samé o před hílí. Sětlo má k oběma konům stejně daleko a dorazí k nim současně. Žádný problém nenastal. Sledujeme situai z nádraží: Vagón se z hlediska nádraží pohybuje zhledem k místu, ze kterého sětlo yletělo se posunou obě zradla. Sětlo má nyní k zadnímu koni blíž než k přednímu. Protože letí ždy stejnou ryhlostí, musí dorazit k zadním zradlu dří nejdříe se zableskne zadním zradle, tepre potom ze zableskne předním současnost je relatiní, záleží na tom, odkud se na situai díáme (z hlediska agónu byl záblesk současný, z hlediska nástupiště ne). Jak je to možné? Jde o důsledek konstantní ryhlosti sětla. V klasiké fyzie by se ryhlost sětla sčítala s ryhlostí agónu. Dopředu by sětlo letělo ryhlostí, dozadu ryhlostí. Rozdíl ryhlosteh

by přesně yronal rozdíl e zdálenosteh, který znikl posunutím agónu. špatný obrázek, sětlo musí mít ryhlost - + Př. 2: Rozhodni, které fyzikální eličiny budou oliňoat časoý rozdíl mezi zábleskem zradle na zadním a na předním koni agónu při pohledu z nádraží. Rozdíl mezi záblesky na zadním a předním zradle zniká při pohledu z nástupiště tím, že se agón během letu sětla posune záisí na: ryhlosti agónu (ryhlejší agón se íe posune), déle agónu (přes delší agón letí sětlo delší dobu a tím má agón ětší čas na změnu polohy). Současné z hlediska šeh souřadnýh sousta jsou pouze události soumístné (odehráajíí se na jednom místě). Př. 3: Urči časoý rozdíl mezi zábleskem na zadním a předním zradle u normálního železničního agónu (délka 20m, ryhlost 20 m/s)? Nakreslíme si obrázek. t 1 t 1 Pokud si označíme délku agónu jako 2 l je z obrázku idět, že pro dobu mezi bliknutím lampy a odrazem na zadním zradle platí: l=t 1 t 1 t 1 = l Podobně pro dobu mezi bliknutím lampy a zábleskem na předním zradle platí: t 2 =l t 2 t 2 = l. 2 =l =l 2 2 2 2. Časoý rozdíl mezi bliknutími: t=t 2 t 1 = l l 2 Dosadíme: t=l 2 2=10 2 20 15 3000000000 2 20 2=4,4 s 10. Za normální situae je rozdíl mezi bliknutími zanedbatelný pouze 4,4 10 15 s. Pedagogiká poznámka: Předhozí příklad řeší pouze Ti nejlepší. Snažím se, aby se elá třída dostala k příkladu 4.

Př. 4: Kanelář přednosty stanie je zařízena podobně jako agón. Uprostřed místnosti je lampa, na jejíh koníh dě zradla. Ke stanii se blíží da laky z nazájem opačnýh směrů. Rozhodni, ke které stěně dorazí sětlo dří z pohledu přednosty stanie i strojůdů obou laíh. A B Přednosta idí, že se obou zradleh zableskne naráz. Oba strojůdi ze sýh laků idí, že se nádraží pohybuje k nim modrý strojůde idí nejdříe záblesk zradle A (toto zradlo se z jeho pohledu přibližuje k lampě), zelený strojůde idí nejdříe záblesk zradle B (toto zradlo se z jeho pohledu přibližuje k lampě). Shrnutí: Sětlo se e akuu pohybuj ůči šem pozoroatelům stejnou ryhlostí 300 000 km/s. Tento fakt je elmi dobře experimentálně oěřen a musíme kůli němu opustit mnoho naših předsta o hoání okolního sěta.