Длительность событий в разных системах отсчета




Элементы специальной теории относительности

Механический принцип относительности утверждает:

законы динамики одина-ковы во всех инерциальных системах отсчета. Система К' движется относительно инерциальной системы К равномер­но и прямолиней-но со скоростью u

(u = const). Скорость u направлена вдоль 00'.

ro = ut.

Преобразования координат Галилея задают связь между радиусами-векторами или координатами произвольной точки А в обеих системах '

 

 

Правило сложения скоростей в классической механике при переходе от одной и.с.о. к другой и.с.о.

Продифференцировав по времени

 

и учитывая, что в классической механике t = t', получаем

Ускорение

 

 

Это значит,что система К' инерциальна (точка А дви-жется относительно ее равномерно и прямолинейно). Это и есть доказательство механического принципа относительности.

Эти соотношения справедливы лишь в классической механике (v «с).

Постулаты Эйнштейна

I. Принцип относительности:

никакие опыты (механические, электри­ческие, оптические), проведенные внутри данной инерциальной системы отсчета, не дают воз-можность обнаружить, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно; всезаконы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой.

II, Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакуумене зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и
одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

Согласно постулатам Эйнштейна постоянство скорости света — фундаменталъное свойство природы, которое констатируется как опытный факт,

Преобразования Лоренца (при v ≈ с)

Система К' движется относительно системы К со скоростью = const

 

Преобразования Лоренца имеют следующий вид:

 

1) Эти уравнения симметричны и
отличаются лишь знаком при v, что
очевидно.

2) При v<<c они переходят в клас­сические преобразования Галилея.

3) В закон преобразования координат входит время, а в закон преобразо­вания времени — пространственные координаты,тем самым устанавлена взаимосвязь прос-транства и времени.

 

Из преобразований Лоренца следует:

Относительность одновременности

Пусть в системе К в точках с координатами х1, и х2 в моменты времени t1, и t2 происходят два события. В системе К' им соответствуют координаты x'1 и х'2 и моменты t'1 и t'2. Если события в системе К происходят в одной точке (х12) и являются одновременными (t1=t2), то, согласно преобразованиям Лоренца.

x'1= х'2 и t'1= t'2.

т. е. эти события являются одновременными и пространственно совпадающими для любой инерциальной системы отсчета.

Если события в системе К пространственно разобщены (х1 ≠ х2), но одно­временны (t1 = t2), то в системе К', согласно преобразованиям Лоренца,

 

 

Таким образом, в системе К' эти события, оставаясь пространст­венно разобщенными, оказывают­ся и неодновременными.

Длительность событий в разных системах отсчета

Пусть в некоторой точке (с координатой х), покоящейся относительно системы K, происходит событие, длительность которого (разность показаний часов в конце и начале события) = t2 – t1, где индексы 1 и 2 соответствуют началу и концу события. Длительность этого же события в системе К'

(1)

 

 

где

 

 

Подставив в (1),получаем

 

< ', т. е. длительность события, происходящего в некоторой точке, наименьшая в той инерциальной системе отсчета, относительно которой эта точка неподвижна. Следовательно, часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее покоящихся часов, т. е. ход часов замедляется в системе отсчета,относительно которой часы движутся.

Длинател в разных системах отсчета

длина стержня в системе К:

 

длина стержня в системе К'

 

Размер тела,движущегося относительно инерциальной системы отсчета, уменьшается в направлении движении в раз,

 

т. е. лоренцево сокращение длины тем больше, чем больше скорость движения.

Поперечные размеры тела не зависят от скорости его движения и одинаковы во всех и.с.о.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: