Постулаты СТО. Следствия, вытекающие из постулатов СТО

1. Постулаты СТО. Следствия, вытекающие из постулатов СТО

2. Возникновение СТО

Теория относительности представляет собой систему современных
взглядов на пространство и время.
Согласно классическим представлениям о пространстве и времени,
считавшимся на протяжении веков незыблемыми, движение не оказывает
никакого влияния на течение времени (время абсолютно), а линейные
размеры любого тела не зависят от того, покоиться ли тело или движется
(длина абсолютна).
Развитие электродинамики привело к пересмотру представлений о
пространстве и времени.
Сегодняшний урок посвящен специальной теории относительности
Эйнштейна. СТО – новое учение о пространстве и времени, пришедшее на
смену старым (классическим) представлениям.

3. Возникновение СТО

СТО появилась в результате возникшего противоречия между электродинамикой
Максвелла и механикой Ньютона.
В середине XIX в. была создана теория электромагнитных явлений (теория Максвелла). Оказалось, что
уравнения Максвелла изменяют свой вид при галилеевых преобразованиях перехода от одной ИСО к
другой. Перед учеными встала проблема согласования теории электромагнетизма и механики.
Задача была трудной, т.к. законы классической механики прекрасно подтверждались в обширной
области явлений (от статики до небесной механики), замечательно служили практике, и изменять это
казалось абсурдным. Поэтому многие ученые пытались построить теорию электродинамики так, чтобы
она соответствовала классической механике.
Согласно теории Максвелла свет распространяется со скоростью 300000 км/с. Спрашивается,
относительно чего свет движется с такой скоростью. Если свет – волна, и если волна распространяется
в среде, то свет движется относительно какой то среды. Эта светоносная среда получила название
эфира. Интерес к эфиру возрос, когда стало ясно, что созданная Максвеллом теория оказалась
успешной и вроде бы свидетельствовала о том, что эфир можно наблюдать.
В 1881 г. американские ученые А. Майкельсон и Р. Морли (см. приложение) с помощью оригинального
интерферометра попытались обнаружить движение Земли относительно эфира. Опыт многократно
повторяли в течении длительного времени. Результат оказался отрицательным: никакого движения
Земли относительно эфира обнаружить не удалось. Различные «эфирные теории» завели физику в
тупик.

4. Возникновение СТО

Альберт Эйнштейн
В 1905 г., когда ему было 26 лет и он
трудился чиновником в патентном
бюро, им была создана специальная
теория относительности. Десять лет
спустя он создал общую теорию
относительности.
В 1905 г. А. Эйнштейн, отвергнув
гипотезу эфира, предложил
специальную (частную) теорию
относительности, на основе которой
можно совместить механику и
электродинамику. В своей работе «К
электродинамике движущихся тел»
Эйнштейн сформулировал два принципа
(постулата) теории относительности.
Механика Ньютона
Электродинамика
Максвелла
с=3·108м/с
1.Принцип
относительности
2.Закон сложения
скоростей
противоречие

5. Постулаты СТО

В основе теории относительности лежат два постулата.
1) Понятие постулата в науке
Постулат в физической теории играет ту же роль, что и аксиома в математике.
Это – основное положение, которое не может быть логически доказано.
В физике постулат есть результат обобщения опытных фактов.
2) Постулаты СТО.
Принцип относительности Эйнштейна: все процессы природы протекают
одинаково во всех ИСО.
Второй постулат (постулат постоянства скорости света): скорость света в
вакууме одинакова для всех ИСО. Она не зависит ни от скорости
источника, ни от скорости приемника светового сигнала.
*Скорость света – максимально возможная скорость распространения любого
взаимодействия. Материальные тела не могут иметь скорость большую , чем
скорость света с= 3 10 м/с.

6. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ОДНОВРЕМЕННОСТИ

Следствия СТО.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ОДНОВРЕМЕННОСТИ
События, одновременные в одной инерциальной системе
отсчёта, не являются одновременными в другой системе
отсчёта, т.е. одновременность событий относительна
При переходе из одной СО в другую может изменяться последовательность
событий во времени,
однако
последовательность
причинно-следственных
событий остается неизменной во всех СО: следствие наступает после причины.
Причиной относительности одновременности является
конечность скорости распространения сигналов.
٧ =0
٧

7. РЕЛЯТИВИСТСКИЙ КОРЕНЬ

РЕЛЯТИВИСТСКИЙ
КОРЕНЬ
=1, если с. Тогда формулы СТО принимают вид формул
классической физики
1, если с

8. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ПРОМЕЖУТКОВ ВРЕМЕНИ

Следствия СТО.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ПРОМЕЖУТКОВ ВРЕМЕНИ
Относительность промежутков времени: ход движущихся часов
замедляется.
Время в движущихся системах замедляется
В системе ,движущейся со скоростью близкой к скорости света, время течет в γ медленнее.
При движении замедляются все физические процессы , в том числе и химические
реакции в человеческом организме

9. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ РАССТОЯНИЙ

Следствия СТО.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ РАССТОЯНИЙ
Относительность расстояний (релятивистское сокращение размеров
тела в движущейся СО): длина движущегося предмета сокращается в
направлении движения.
Линейный размер тела, движущегося относительно
ИСО, уменьшается

10. ЗАКОН СЛОЖЕНИЯ СКОРОСТЕЙ

11. ЗАКОН СЛОЖЕНИЯ СКОРОСТЕЙ

Для движения вдоль одной прямой (оси Х)
٧ 1 – скорость тела в 1-й СО;
٧ 2 – скорость тела во 2-й СО;
٧ – скорость движения 1-й СО относительно 2-й.
При ٧ 1, ٧ << с получаем ٧ 2 = ٧ 1 + ٧ , т.е. закон сложения
скоростей в классической механике.
Если ٧ =с (т.е. речь идет о распространении света), получаем ٧
2=с, что соответствует второму постулату СТО.

12. Домашнее задание

Домашнее задание: Ответить на вопросы,
решить задачу