Fizyka relatywistyczna
Kiedy stosujemy prawa fizyki relatywistycznej
W przypadku obiektów poruszających się z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła prawa klasycznej mechaniki Newtona nie zgadzają się z doświadczeniem. Do opisu takich obiektów należy stosować prawa sformułowane przez Alberta Einsteina w szczególnej teorii względności. Teoria ta odnosi się tylko do zjawisk zachodzących w inercjalnych układach odniesienia. Układem inercjalnym jest układ, w którym nie występują siły bezwładności. Układ inercjalny nie może być w ruchu przyspieszonym....
Transformacja Lorentza
Wszystkie zdarzenia zachodzą w czterowymiarowej czasoprzestrzeni, w której trzy współrzędne określają położenie w przestrzeni, a czwarta współrzędna to czas. Jeżeli w jednym układzie U określone są wszystkie cztery współrzędne jakiegoś zdarzenia ( x, y, z, t ) to w układzie U’ , który porusza się względem układu U ze stałą prędkością u skierowaną wzdłuż osi x , współrzędne tego zdarzenia będą miały inne wartości ( x’, y’, z’, t’ ). Zależność między współrzędnymi w układzie U’ , a...
Efekty relatywistyczne
Założenia szczególnej teorii względności prowadzą do zjawiska kontrakcji długości, dylatacji czasu i nierównoczesności zdarzeń w jednym układzie, które zaszły równocześnie w innym układzie.
Nierównoczesność zdarzeń
Nierównoczesność zdarzeń w jednym układzie, które w innym zaszły jednocześnie. Jeżeli dwa zdarzenia zaszły jednocześnie w dwóch różnych miejscach w układzie U , względem którego porusza się układ U’ z prędkością zbliżoną do prędkości światła, to prawdziwy jest wzór:
Energia całkowita cząstki swobodnej
Energia całkowita cząstki swobodnej jest sumą energii spoczynkowej i kinetycznej:
Założenia szczególnej teorii względności
Szczególna teoria względności opiera się na dwóch założeniach: W układach poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym prostoliniowym wszystkie zjawiska przebiegają jednakowo. Nie ma takiego zjawiska, przy pomocy którego obserwator znajdujący się w układzie inercjalnym mógłby wykazać swój ruch lub spoczynek. Prędkość światła w każdym układzie jest więc jednakowa. Oznacza to, że wszystkie prawa przyrody i opisujące je równania nie zmieniają się przy ich transformacji z jednego...
Dylatancja czasu
Dylatacja czasu polega na zmianie odstępu czasowego pomiędzy dwoma zdarzeniami przy zmianie układu odniesienia, względem którego odstęp ten był mierzony. Jeżeli dwa zdarzenia zaszły po sobie w tym samym punkcie spoczywającym względem układu U’ , który porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła względem układu U , to prawdziwy jest następujący wzór:
Kontrakcja
Kontrakcja polega na skróceniu długości ciała w układzie, względem którego ciało to porusza się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Zjawisko to dotyczy długości ciała w kierunku ruchu. Jeżeli ciało znajduje się w spoczynku względem układu U’ , który porusza się z prędkością u względem układu U , to prawdziwy jest następujący wzór:
Transformacja Lorentza tabela
We wszystkich wzorach c≈3⋅10 8 m/s oznacza prędkość światła w próżni, a wyraz w którym u oznacza wartość prędkości układu U’ względem układu U . Układ U Układ U' Współrzędne w układzie U: x, y, z, t – są nam znane Współrzędne w układzie U’: x′=γ(x−ut), y′ = y, z′ = z, v x , v y , v z – składowe wektora prędkości z jaką porusza się ciało w układzie U . Składowe wektora prędkości tego samego ciała wyznaczone w układzie U’:...
Energia spoczynkowa
Energia spoczynkowa, nie występująca w ramach mechaniki Newtona, jest energią ciała spoczywającego w danym układzie odniesienia i wynika z posiadania przez to ciało masy. Wielkość ta wyraża się wzorem: E 0 = mc 2
Energia kinetyczna
Energia kinetyczna ciała poruszającego się z prędkością v , po wprowadzeniu poprawek wynikających ze szczególnej teoria względności, wyraża się wzorem: