Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ОТКРЫТОГО ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ
«Парадоксы теории относительности»
Учитель: Пекарская Ольга Анатольевна
2 слайд
Одной из теорий, которые все
больше усложняют
жизнь многим физикам, стала
с ее релятивистскими эффектами и
возникающими в связи с ними парадоксами.
Специальная Теория Относительности А. Эйнштейна
3 слайд
Эта теория не только не прояснила
вопрос о действительных физических и геометрических свойствах пространства,
но, кажется, только еще больше его запутала, создав некоего мутанта под названием
"Четырехмерное Пространство-Время".
Однако, при внимательном рассмотрении
в ней обнаруживаются явные противоречия, на которые принято закрывать глаза.
Считается чуть ли не «дурным тоном» говорить о парадоксах СТО.
4 слайд
А
В
А
Парадокс Близнецов
релятивистский эффект замедления времени
так как A движется в ИСО с околосветовой скоростью,
его время относительно B замедляется, и по возвращении
на Землю близнец A оказывается моложе близнеца B.
Но с точки зрения A, это B вместе с Землей движется
относительно A, и это время B должно замедляться,
т.е. B оказывается моложе A.
Данный парадокс объясняется тем, что система отсчета
космонавта A не является инерциальной – он испытывает
ускорения, что естественно делает ситуацию несимметричной.
Парадокс связан с формулой
T – интервал времени в движущейся системе отсчета, Тₒ - в неподвижной.
5 слайд
Парадокс Близнецов
Пусть космонавты-близнецы A и B отправляются с
неподвижной космической станции C одновременно с
одинаковыми скоростями в противоположных направлениях,
пролетают одинаковое расстояние и возвращаются
на C. Кто из них окажется моложе?
Дабы избежать упреков в том, что системы отсчета космонавтов не являются находящихся на одинаковом расстоянии от C, не тормозят и не разворачиваются, а пошлют друг другу радиосообщение, в котором укажут свой возраст. Разумеется, на преодоление расстояния от одного корабля до другого радиосигналу потребуется некоторое время , и каждый космонавт получит сообщение от другого гораздо позже, чем отправит свое. Но в полученном A сообщении будет указан возраст B такой же, каким был возраст A, когда он отправлял свое сообщение, а в полученном B сообщении будет указан возраст A такой же, каким был возраст B в момент отправки его сообщения. Т.е. в обоих сообщениях будет указан одинаковый возраст.
6 слайд
Поезд Эйнштейна
Представим, что некий поезд проходит мимо вокзала с постоянной скоростью V
На поезде, в его середине, находится импульсный
излучатель света O’, а в начале и конце – приемники
излучения A и B, при этом AO’= O’B.
О'
A
B
O
В момент, когда O’ поравнялся со стоящим на перроне
вокзала наблюдателем O, излучатель испускает импульс
света. В поезде, вследствие равенства расстояний AO’ и
и O’B, приемники A и B примут световые сигналы одновременно.
7 слайд
О'
A
B
Поезд Эйнштейна
Несколько иначе дело обстоит с точки зрения наблюдателя
O на перроне. В его системе отсчета свет также
распространяется во всех направлениях со скоростью c.
Но пока свет доходил до приемников на поезде, хвост поезда
переместился к наблюдателю, а голова поезда – от наблюдателя,
так что интервалы времени распространения света до A и B
вовсе не одинаковы:
до В – меньше, а до А – больше
8 слайд
О'
A
B
Поезд Эйнштейна
Пусть приемниками излучения на поезде являются часы. В поезде часы синхронизированы, и в момент принятия сигнала часы A и часы B показывают время t0. Для наблюдателя с перрона приход световых сигналов к приемникам-часам – события неодновременные. Но, наблюдая сначала освещенные часы A, через некоторое время – освещенные часы B, он замечает, что и те и другие показывают время t0. Следовательно, по наблюдениям с перрона, на стене A вагона время t0 наступило раньше, а на стене B – позже. Т.е. на стене A время идет ускоренно, а на стене B – замедленно. Интересно, как практически может существовать физическое тело, в каждой точке которого время течет по-разному, или все точки которого находятся в разном времени – каждая в своем?
А если в поезде находятся большие механические часы? Очевидно, все шестеренки часов полностью рассинхронизируются, и часы сломаются. Но наблюдатель в поезде заявит, что ничего подобного – часы прекрасно идут и показывают точное время.
А если в поезде сидит ребенок? У него что – правая половина тела вырастет быстрее, чем левая?
Данный мысленный эксперимент показывает, что время на задней стене A вагона идет быстрее, чем на перроне, т.к. свет от источника до приемника A проходит меньшее расстояние, соответственно, за меньшее время. Интересно, как это согласуется с релятивистским эффектом замедления времени?
9 слайд
Инвариантность времени.
Вообще, утверждение, что в движущейся ИСО
часы рассинхронизируются, означает именно то,
что все точки движущейся целой структуры,
основанной на причинно-следственных
закономерностях, находятся в разном времени.
Инвариантность времени следует из
инвариантности скорости света – следствие
после причины наступает не раньше и не
позже, а ровно через столько времени,
сколько требуется фундаментальному сигналу
для прохождения расстояния от причины до следствия.
10 слайд
Пусть есть две инерциальные системы
отсчета – S' и S. В системе S' жесткий
стержень длиной Dx' покоится вдоль оси
x и нужно определить его длину в системе
S, относительно которой стержень движется
со скоростью v. Чтобы измерить длину стержня
в любой инерциальной системе, относительно
которой стержень движется вдоль продольной
оси, нужно одновременно наблюдать его концы.
Это – ключевое положение, непонимание
которого и приводит иногда к парадоксам.
Лоренцевское Сокращение Длины
11 слайд
Лоренцевское Сокращение Длины
Все парадоксы сокращения длины связаны,
конечно, с симметрией эффекта: если
наблюдатель в S видит сокращение длины,
то и наблюдатель в S' должен видеть то же самое.
Из «парадоксов» СТО можно сделать важный
вывод: какой бы результат ни получился путем
корректных рассуждений в некоторой инерциальной
системе отсчета, он является верным в любой другой
инерциальной системе отсчета.
При правильном использовании, СТО
не допускает никаких «парадоксов».
12 слайд
значимость СТО в том, что она позволяет
и рассчитывать параметры при скоростях,
близких к скорости света, и , с другой стороны,
объясняет переход к классическим законам.
Специальная теория относительности
А.Эйнштейна
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 665 185 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Усеинова Вероника Валерьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.