Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Демков В.П. -> "Физика. Теория. Методика. Задачи" -> 256

Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.

Демков В.П., Третьякова О.Н. Физика. Теория. Методика. Задачи — М.: Высшая школа, 2001. — 669 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikateoriyametodikazadachi2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 250 251 252 253 254 255 < 256 > 257 258 259 260 261 262 .. 290 >> Следующая

уравнениям Максвелла одинакового вида во всех инерциальных системах
отсчета. Год спустя Эйнштейн вывел их независимо иа основе своей
специальной теории относительности.
Постулаты и следствия специальной теории относительности
Анализируя проблемы электромагнитной теории и теории света, Эйнштейн
пришел к выводу, что существующие противоречия обусловлены предположением
о существовании абсолютного пространства. Эйнштейн предложил полностью
отказаться от представления об эфире и от сопутствующего предположения о
существовании абсолютной системы отсчета. Эти предположения Эйнштейн
сформулировал в виде двух постулатов. Первый постулат был обобщением
принципа относительности Галилея не только на законы механики, но и на
законы всей физики, включая электричество и магнетизм: законы природы
одинаковы во всех инерциальных системах отсчета (принцип
относительности), или по-другому, уравнения, выражающие законы природы,
инвариантны по отношению к преобразованиям координат и времени от одной
инерциальной системы отсчета к другой. Второй постулат согласуется с
первым: во всех инерциальных системах отсчета свет распространяется в
вакууме со скоростью с = 3108м/с, не зависящей от скорости источника или
наблюдателя (постоянство скорости света). Второй постулат утверждает, что
наблюдатель, движущийся к источнику или от источника света, получит в
результате измерений такую же скорость света, как и наблюдатель,
покоящийся относительно источника. Это противоречит нашему повседневному
опыту, так как при приближении наблюдателя к источнику скорость его
движения должна была бы, по нашим представлениям, прибавляться к скорости
света, а при удалении - вычитаться из нее. Возникающая проблема отчасти
обусловлена тем, что в повседневном опыте нам никогда не приходится
измерять скорости, близкие к скорости света. Поэтому наш жизненный опыт
здесь бесполезен.
Два сформулированных выше постулата образуют основу специальной теории
относительности. Теория относительности Эйнштейна потребовала отказа от
представлений о пространстве и Времени, основанных на здравом смысле,
позволила объединить электромагнитную теорию Максвелла с механикой и
предсказала много необычных, чрезвычайно интересных явлений. Некоторые из
них рассмотрим подробнее.
1. Лоренцево сокращение
Рассмотрим стержень, расположенный вдоль оси О'Х1 и покоящийся
относительно системы отсчета К', которая движется относительно системы К
со скоростью t?0 так, как показано на рис. 16.2. Длина стержня в сис-
587
к
о.
к'
о'
и0
х[
-х2-
Z>

Рис. 16.2
Выразив время t' из формулы (16.7)
t' = t V 1 - Uq/с2 - и0 лг'/с2
и подставив в (16.4)
теме отсчета К' равна l0 = x2-xJ, где jcJ, JC2 - не изменяющиеся со
временем (' координаты его концов. Для определения длины *2XX' стержня в
системе К нужно отметить координаты X] и х2 его концов в один и тот же
момент времени tx = t2. Их разность (х2 - Xj) даст длину / стержня в
системе отсчета К.
получим
х' + и0 (/ V 1 - и 1/с2 - о0 х'/с2)
: V 1 - Uq/c2 :
х = х' V 1 - и п/с2 + ип t.
Следовательно, координаты х2 концов стержня в системе отсчета К,
измеренные в моменты времени tx и t2, равны
JCj = JCj V 1 - Uq/c2 + и0 tt, х2= х2 V 1 - и 1/с2 + и0 t2, а длина
стержня
*2 -*i = (4 ~ А ) ^ 1 " ио/с2 + ио ((2 ~ h)-
Поскольку /[ = (2, то, используя введенные обозначения / и /0, находим
/ = /0 V 1 - Од/с2 (16.8)
Таким образом, длина стержня /, измеренная в системе отсчета,
относительно которой он движется, меньше длины /0, измеренной в системе,
относительно которой стержень покоится. Этот эффект называют лорен-цевым
сокращением длины. Длина /0 называется собственной длиной. Как видим,
формула (16.8) совпадает с гипотезой сокращения длины отрезка
Фицджеральда и Лоренца.
Важно отметить, что сокращение длины происходит только в направлении
движения. Предположим, что вы движетесь мимо высокого здания с очень
большой скоростью. Это эквивалентно тому, что здание движется мимо вас в
противоположную сторону с такой же по величине скоростью. При этом здание
будет казаться таким же высоким, но более узким.
2. Замедление времени
Пусть в одной и той же точке с координатами х, = х2 системы отсчета К\
движущейся со скоростью щ, происходят два события в разные моменты
времени ([ и t'2. Тогда этим событиям в неподвижной системе отсчета К
соответствуют моменты времени /, и tt, причем (см. формулу
(16.7))
588
h =
t i + o,
*i /с
V1 - и 1/с2
t>% -
4+Ол
V 1-и2/с2
Отсюда получим (< _ t<
Н ~ Н ~ I '22 '
V 1 - и\/с2
или, вводя обозначения At = t2-tu At0 = t2-t[,
At0 = At V 1 - Uq/c2 . (16.9)
Следовательно, время Л/0, отсчитанное по часам, движущимся вместе с
телом, называемое собственным временем, всегда меньше, чем время At,
отсчитанное по часам, движущимся относительно тела.
Для проверки эффекта замедления времени были поставлены специальные
эксперименты. Например, в 1971 г. сверхточные атомные часы были помещены
на реактивный самолет, совершивший кругосветный полет. При этом
Предыдущая << 1 .. 250 251 252 253 254 255 < 256 > 257 258 259 260 261 262 .. 290 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed