Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для поступающих в вузы" -> 170

Физика для поступающих в вузы - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в вузы — Наука, 1982. — 610 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyapostupaushih1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 164 165 166 167 168 169 < 170 > 171 172 173 174 175 176 .. 217 >> Следующая


Рис. 10.2. Относительный характер одновременности событий.

на свойства твердых тел. Но абсолютно твердых тел в природе не существует, реальные физические тела могут рассматриваться как твердые и обладающие неизменными геометрическими размерами лишь приближенно.

До сих пор наши рассуждения относились к какой-либо одной инерциальной системе отсчета. Будем теперь рассматривать события, промежутки времени и расстояния с точки зрения разных систем отсчета.

В нерелятивистской физике время является абсолютным: для всех систем отсчета вводится одно и то же время. Это значит, что если два события происходят одновременно для какого-нибудь наблюдателя, то они являются одновременными и для любого другого: понятие одновременности является абсолютным, не зависящим от системы отсчета. Однако утверждение об абсолютном характере одновременности основано на предположении о существовании сигналов, распространяющихся мгновенно, с бесконечно большой скоростью. Покажем, что второй постулат теории относительности, утверждающий существование предельной конечной скорости сигналов, выражает относительный характер одновременности. Утверждение, что два пространственно удаленных события происходят одновременно, приобретает смысл только тогда, когда указано, к какой системе отсчета это утверждение относится.

Рассмотрим опять две инерциальные системы отсчета К и К.’, причем К' движется относительно К в положительном направлении оси х (рис. 10.2). Пусть из некоторой точки А
486

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

на оси х отправляются сигналы во взаимно противоположных направлениях. Рассмотрим приход сигналов в точки В и С системы К', равноудаленные от А. Очевидно, что сигналы достигнут В и С одновременно по часам системы К'. Легко видеть, однако, что эти же два события — приход сигналов в В и С,— однорременные в К', отнюдь не будут одновременными для наблюдателя в системе К. В самом деле, согласно принципу относительности скорость сигналов в системе К также не зависит от направления, но точка В относительно К движется направо, навстречу посланному в нее сигналу, а точка С — по направлению от посланного в

ff.

у///,

Рис. 10.3. Свет проходит от одного зеркала до другого и обратно за разное время в разных системах отсчета.

нее сигнала. Поэтому, сточки зрения наблюдателя в К, сигналу, распространяющемуся с конечной скоростью, приходится на пути в В преодолевать меньшее расстояние, чем на пути в С. Следовательно, в системе К сигнал в точку В придет раньше, чем в С, и, значит, понятие одновременности событий является относительным.

Покажем теперь, исходя из основных постулатов теории относительности, относительный характер промежутков времени между событиями. Пусть два события в некоторой системе отсчета, скажем в К', происходят в одной и той же точке и промежуток времени между ними равен т0 по часам системы К'. Этот промежуток времени называется собственным временем. Каким будет промежуток времени между этими же событиями, если его измерить по часам системы К, относительно которой К’ движется со скоростью и? Для ответа на этот вопрос рассмотрим мысленный опыт со
S10. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА

487

«световыми часами», устроенными следующим образом (рис. 10.3). На концах стержня длиной I закреплены два параллельных зеркала. Между зеркалами движется короткий световой импульс. Пусть этот прибор неподвижен в системе К! и его стержень расположен перпендикулярно скорости К' относительно К. Рассмотрим один цикл таких часов, т. е. выход светового импульса от нижнего зеркала и его возвращение после отражения от верхнего зеркала, с точки зрения каждой из систем отсчета. В системе К' оба рассматриваемых события происходят в одной и той же точке и промежуток времени между ними (собственное время) равен т0—21/с. С точки зрения системы К часы находятся в движении и световой импульс движется между зеркалами зигзагообразно (рис. 10.3). Свет при этом проходит за один цикл больший путь, и, следовательно, промежуток времени т между этими же событиями, измеряемый в системе отсчета К, больше, чем в КС>т0. В этих рассуждениях мы опираемся на то, что, согласно второму постулату, скорость света с одинакова в К и К'- Найдем связь т и т0. Как видно из рис. 10.3, пройденный светом за один цикл путь равен 2|/Z2+(ит/2)2, и для определения т можно -написать уравнение

ст = 2 ]/~/2 +

откуда

т = — 1

С

2

У 1_о2ус2 *

Но, как мы видели выше, 21/с равно промежутку времени т0 между этими событиями в К'- Поэтому

(10.1)

to

Y1—oVc2 ‘

Таким образом, величина промежутка времени между двумя событиями зависит от системы отсчета, т. е. является относительной. Так как при любой v=?Q т>т0, то собственное время меньше, чем промежуток времени между этими же событиями, измеренный в любой другой системе отсчета. Этот эффект называют релятивистским замедлением или «растяжением» времени. С точки зрения наблюдателя К идентичные по устройству движущиеся часы (т. е. часы в
Предыдущая << 1 .. 164 165 166 167 168 169 < 170 > 171 172 173 174 175 176 .. 217 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed