Специальная теория относительности (СТО)

1.

2.

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, покоится ли тело или движется
(длина абсолютна).
Специальная теория относительности Эйнштейна – это
новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену
старым (классическим) представлениям.
Теория относительности – это физическая теория,
описывающая свойства пространства и времени,
а также
закономерности относительного движения тел,
обусловленных этими свойствами.

3. Классическая механика Ньютона и Галилея

Принцип инерции:
«Тела, не испытывающие воздействия сил,
движутся равномерно и прямолинейно»
Принцип сложения скоростей:
«Скорость тела складывается из скорости
системы отсчёта и скорости движения тела в
ней»
Принцип относительности Галилея:
«Все законы механики одинаковы
3 в инерциальных системах отсчёта»

4.

Инерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые находятся в
состоянии покоя или движутся
прямолинейно равномерно
Неинерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые движутся с
ускорением

5.

В 1632 г. Галилео Галилей
сформулировал
принцип относительности:
все механические явления
протекают в любых
инерциальных системах
отсчета одинаковым
образом. Все законы
механики инвариантны по
отношению к любым
инерциальным системам
отсчета.

6. Теории учёных

1. Х. Лоренц объявил
несостоятельным принцип
относительности в применении к
электромагнитным явлениям.
2. Г.Герц считал неправильным
уравнения Максвелла и пытался
изменить их таким образом, чтобы
они при переходе от одной
инерциальной системы к другой не
менялись.
3. А.Эйнштейн отказывался от
классических представлений о
пространстве и времени. Считал, что
нужно изменить законы механики, а не
законы электродинамики Максвелла.
Герц
Генрих Рудольф
(1857—1894)
Эйнштейн
Альберт
(1879—1955)

7.

Вторая половина
XIX века,
Дж.К. Максвелл
сформулировал
основные законы
электродинамики
Распространяется ли
принцип относительности,
справедливый для механических явлений,
на электромагнитные явления?

8. Альберт Эйнштейн – создатель теории относительности

Специальная теория
относительности
была опубликована
в 1905 году.
Более сложная с точки
зрения математического
аппарата общая теория
относительности была
завершена Эйнштейном
к 1916 году.

9. СТО и ОТО

Специальная теория относительности (СТО)
– теория, описывающая движение,
отношения между пространством и времени
при скоростях, близких к скорости света.
Общую теорию относительности(ОТО) – это
теория, которая является обобщением СТО
для гравитационных полей.

10.

Постулаты СТО
Первый постулат –
Принцип относительности Эйнштейна:
все процессы природы протекают
одинаково во всех ИСО.
Второй постулат:
скорость света в вакууме
одинакова для всех ИСО.
Она не зависит ни от скорости
источника, ни от скорости
приемника светового сигнала.

11. Основные выводы из специальной теории относительности Эйнштейна (1905 г.)

1. Сокращение размеров тела
2. Замедление времени
3. Релятивистский закон сложения скоростей
4. Закон релятивистской механики. Связь
между массой и энергией
11

12.

13. 1. В системе отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно наблюдателя, происходит сокращение длины вдоль

направления
движения
13

14. Относительность расстояний

14

15. 2. В системе отсчёта, движущейся равномерно и прямолинейно относительно наблюдателя, время движется медленнее

Y
Y
Y’
Y’
v
v
X
O
Z
Z’
15
O’
X
X’
O
Z
O’
Z’
X’

16. Относительность промежутков времени

16

17. 3. Движение со скоростью, превышающей скорость света, невозможно.

V1 = С/2
V2 = С/2
VСБЛИЖЕНИЯ РАКЕТ < V1 + V2
17

18. 3. Движение со скоростью, превышающей скорость света, невозможно.

VСВЕТА = С
VСВЕТА = С
V1 = С/2
V2 = С/2
VСБЛИЖЕНИЯ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ = С, а не С+С
18

19. 3. Релятивистский закон сложения скоростей

19

20. 4. Закон релятивистской динамики

m
m
2
v
1 2
c
p mv
p
m0v
v2
1 2
c
Ft
Связь между массой и энергией (формула
Эйнштейна)
E mc2
20
m0c 2
v2
1 2
c

21. Основные выводы из общей теории относительности Эйнштейна (1915 г.)

Искривление пространства
вблизи тяготеющих масс
Замедление времени
вблизи тяготеющих масс
21

22.

1. Что описывает теория относительности?
2. Дайте определение инерциальных и неинерциальных
систем отсчета.
3. В чем состоит принцип относительности Галилея?
4. Каковы противоречия между законами классической
механики и законами электродинамики?
5. Каковы основные постулаты теории относительности?
6. Расскажите об относительности одновременности.
7. В чем состоит парадокс близнецов?
8. Запишите формулы основных релятивистских законов.