«Принцип эквивалентности» План 1.Принцип эквивалентности 1.1 Инертная и гравитационные массы 1.2 Принцип эквивалентности 2. Теория относительности 3. Основная идея общей теории относительности: гравитация как проявление метрических свойств пространства – времени 3.1 Время в разных системах отсчета 3.2 Одновременность событий 3.3 Собственное время 4. Взаимосвязь массы и энергии 4.1 Масса покоя 4.2 Масса энергии Литература 1.Принцип эквивалентности 1.1 Инертная и гравитационная массы Массу тела можно определить путем измерения испытываемого телом ускорения под действием известной силы: Мин = F/a (1) Определяемая таким путем масса, обозначаемая Мин, известная под названием инертной массы.
Массу можно также определить, измеряя силу ее тяготения к другому телу, например к Земле: GMгрМ3=F, Мгр=Fr²/ GM3 (2) Определяемая подобным способом масса, обозначаемая Мгр, носит название гравитационной массы.
В формулах (2) М3 – масса Земли. Замечательно, что инертные массы всех тел в пределах точности измерений пропорциональны их гравитационным массам. 1.2 Принцип эквивалентности Ни разу, ни при каких условиях не было обнаружено никакого различия между инертной и гравитационной массами тела, наводит на мысль, что тяготение в известном смысле может быть эквивалентным ускорению.
Действия ускоренного движения и силы тяжести полностью взаимно уничтожаются. Наблюдатель, сидящий в закрытом лифте и регистрирующий силы, представляющие ему гравитационными, не может сказать, какая доля этих сил обусловлена ускорением и какая – действительными гравитационными силами. Он вообще не обнаружил никаких сил, если только на лифт не подействуют какие-либо другие (т. е. отличные от гравитационных0 силы. Постулированный принцип эквивалентности требует, в частности, чтобы отношение инертных масс к гравитационным удовлетворяло тождеству Мин/Мгр = 1 «Невесомость» человека в спутнике на орбите является следствием принципа эквивалентности.
Поиски математических следствий принципа эквивалентности приводят к общей теории относительности. 2.Теория относительности Альберт Эйнштейн создал новую теорию – теорию относительности, или релятивистскую механику (от английского – относительность). Главный вклад Эйнштейна в познание законов природы состоял даже не в открытии новых формул, а в радикальном изменении основополагающих фундаментальных представлений о пространстве, времени, веществе и движении.
Общая теория относительности описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга (неинерциальных) системах отсчета. Специальная теория относительности базируется на двух постулатах. Первый постулат теории относительности является обобщением классического принципа относительности Галилея на любые законы природы, а не только механики.
Первый постулат теории относительности: Все законы природы одинаковы в инерциальных системах отсчета. Это означает, что все инерциальные системы отсчета эквивалентны. При наличии двух инерциальных систем отсчета бессмысленно выяснять, какая из них движется, а какая покоится. Можно наблюдать только относительное прямолинейное движение. Нельзя говорить об абсолютном прямолинейном и равномерном движении, иначе существовала бы ИСО, в которой законы природы отличались бы от законов в других системах.
Сравнивая эти законы, наблюдатель мог бы установить, в покое или в движении находится эта система, что противоречит первому постулату. Никакие опыты в принципе не позволяют выделить предпочтительную абсолютную инерциальною систему отсчета. Второй постулат теории относительности: Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Это означает, что скорость сета в вакууме не зависит от скорости движения источника или приемник света.
Постоянство скорости света – фундаментальное свойство природы. Согласно постулатам СТО скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия. Скорость света образует верхний предел скоростей для всех материальных тел. Материальные тела не могут иметь скорость большую, чем скорость света. 3. Основная идея общей теории относительности: гравитация как проявление метрических свойств пространства – времени 3.1
Последовательное рассмотрение следствий из постулатов СТО неизбежно пр... Повседневный опыт дает основание для установления единого и абсолютног... 3.2 . Единое прошлое, настоящее и будущее существует, согласно классической ... Свет от Луны доходит до Земли за 1,3 с, от Марса – за 5 мин, от Солнца...
Левая стена приближается к источнику со скоростью v, а правая удаляетс... . Если промежуток времени между событиями (вспышками звезд) меньше време... Одновременность – не абсолютная характеристика явлений. 4.
Согласно равенству: m = Е/с². Взаимосвязь массы и энергии. Чем больше масса тела, т.е. . Масса покоя Покоящееся тело имеет определенную массу m0, называемой ма...
Литература 1) Ч. Китель, У. Найт, М. Рудерман «Механика», Из-во «Наука», 1975 г. 2) Касьянов в. А. «Физика: учебное пособие», Из-во «Дрофа», 2002 г.