додати матеріал


Принцип еквівалентності

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ВОРОНЕЖСКИЙ ІНСТИТУТ ВИСОКИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Факультет заочного та післявузівської навчання
Контрольна робота № 22
Тема «Принцип еквівалентності»
з дисципліни Концепції сучасного природознавства

План
1.Принцип еквівалентності
1.1 інертна і гравітаційні маси
1.2 Принцип еквівалентності
2. Теорія відносності
3. Основна ідея загальної теорії відносності: гравітація як прояв метричних властивостей простору - часу
3.1 Час в різних системах відліку
3.2 Одночасність подій
3.3 Власний час
4. Взаємозв'язок маси і енергії
4.1 Маса спокою
4.2 Маса енергії
Література

1.Принцип еквівалентності
1.1 інертна і гравітаційна маси
Масу тіла можна визначити шляхом вимірювання випробовується тілом прискорення під дією відомої сили:
Хв = F / a (1)
Обумовлена ​​таким шляхом маса, що позначається мін, відома під назвою інертної маси. Масу можна також визначити, вимірюючи силу її тяжіння до іншого тіла, наприклад до Землі: GMгрМ3 = F,
Мгр = FrІ / GM3 (2)
Обумовлена ​​подібним способом маса, що позначається мгр, носить назву гравітаційної маси. У формулах (2) М3 - маса Землі.
Чудово, що інертні маси всіх тіл у межах точності вимірів пропорційні їх гравітаційним масам.
1.2 Принцип еквівалентності
Жодного разу, ні за яких умов не було виявлено жодної різниці між інертної і гравітаційної масами тіла, наводить на думку, що тяжіння у відомому сенсі може бути еквівалентним прискоренню.
Дії прискореного руху і сили тяжіння повністю взаємно знищуються. Спостерігач, який сидить у закритому ліфті і реєструючий сили, які представляють йому гравітаційними, не може сказати, яка частка цих сил обумовлена ​​прискоренням і яка - дійсними гравітаційними силами. Він взагалі не виявив жодних сил, якщо тільки на ліфт не подіють будь-які інші (тобто відмінні від гравітаціонних0 сили. Постульований принцип еквівалентності вимагає, зокрема, щоб ставлення інертних мас до гравітаційних задовольняло тотожності
Мін / мгр = 1
«Невагомість» людини в супутнику на орбіті є наслідком принципу еквівалентності.
Пошуки математичних наслідків принципу еквівалентності приводять до загальної теорії відносності.

2.Теория відносності
Альберт Ейнштейн створив нову теорію - теорію відносності, чи релятивістську механіку (від англійського - відносність).
Головний внесок Ейнштейна в пізнання законів природи складався навіть не у відкритті нових формул, а в радикальній зміні основоположних фундаментальних уявлень про простір, час, речовині та рух.
Загальна теорія відносності описує взаємозв'язок фізичних процесів, що відбуваються в прискорено рухаються один щодо одного (неінерційній) системах відліку.
Спеціальна теорія відносності базується на двох постулатах.
Перший постулат теорії відносності є узагальненням класичного принципу відносності Галілея на будь-які закони природи, а не тільки механіки.
Перший постулат теорії відносності:
Всі закони природи однакові в інерціальних системах відліку.
Це означає, що всі інерціальні системи відліку еквівалентні. За наявності двох інерційних систем відліку безглуздо з'ясовувати, яка з них рухається, а яка покоїться. Можна спостерігати тільки відносне прямолінійний рух. Не можна говорити про абсолютну прямолінійному і рівномірному русі, інакше існувала б ІСО, в якій закони природи відрізнялися б від законів в інших системах. Порівнюючи ці закони, спостерігач міг би встановити, в спокої або в русі перебуває ця система, що суперечить першому постулату.
Ніякі досліди в принципі не дозволяють виділити бажану абсолютну інерційну систему відліку.
Другий постулат теорії відносності:
Швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку.
Це означає, що швидкість сету у вакуумі не залежить від швидкості руху джерела або приймач світла.
Постійність швидкості світла - фундаментальна властивість природи. Згідно постулатам СТО швидкість світла - максимально можлива швидкість розповсюдження будь-якої взаємодії.
Швидкість світла утворює верхню межу швидкостей для всіх матеріальних тіл.
Матеріальні тіла не можуть мати швидкість більшу, ніж швидкість світла.

3. Основна ідея загальної теорії відносності: гравітація як прояв метричних властивостей простору - часу
3.1 Час в різних системах відліку
Послідовне розгляд наслідків з постулатів СТО неминуче призводить до аналізу найбільш фундаментальних понять фізики: простору і часу. Відповідно до класичної механіки час, супутні певної події (Подія - фізичне явище, що відбуваються в деякій просторової точці в певний момент часу.), Об'єднані в усіх системах відліку (якщо не враховувати можливість змінювати масштаб виміру часу або нуль його відліку за своїм вибором). Задаючи час, можна знайти безліч одночасних подій, яким можна приписати одну і ту ж тимчасову координату. У класичній механіці досить однієї години, так як протягом часу однаково для всіх спостерігачів у всіх інерціальних системах відліку. Такі поняття, як «тепер», «раніше», «пізніше», «одночасно», мали абсолютне значення, незалежне від вибору системи відліку.
Повсякденний досвід дає підставу для встановлення єдиного й абсолютного хронологічного порядку, однакового для всього навколишнього світу. Єдине минуле, сьогодення і майбутнє існує, згідно з класичною механіці, для всіх можливих подій, де б вони не відбувалися і яким би чином не спостерігалися.
Співіснування подій у нашому чуттєвому сприйнятті не означає одночасності цих подій.
Дивлячись у вікно на зоряне небо, ми як би зондуючи минуле різної давності. Світло від Місяця доходить до Землі за 1,3 с, від Марса - за 5 хв, від Сонця - за 8 хв. Тому такими, як ми їх бачимо «тепер», Місяць, Марс і Сонце були відповідно 1,3 с, 5 мін та 8 хв тому. Одні зірки так, як «тепер», виглядали кілька років тому, інші - мільйони років тому, треті - зараз існують, але ми їх не бачимо: світло від них до нас ще не встиг дійти.
3.2 Одночасність подій
Розглянемо сприйняття одного і того ж події спостерігачами, що знаходяться в різних ІСО.
Нехай світловий сигнал випромінюється в центрі ракети, що рухається зі швидкістю v.
Спостерігач 1 всередині ракети вважає, що світло досягає протилежних стін одночасно, тому що стіни знаходяться на однаковій відстані від джерела, а швидкість світла однакова у всіх напрямках. Зовнішній спостерігач 2 знає, що швидкість світла постійна і не залежить від напрямку руху. Ліва стіна наближається до джерела зі швидкістю v, а права віддаляється від нього з такою ж швидкістю. Тому світловий сигнал досягає лівої стіни раніше, ніж правою. Хоча різниця часу прибуття світлового сигналу буде дуже незначною (якщо швидкість ракети мала в порівнянні зі швидкістю світла), принципово важливо, що сигнал не досягає обох стін одночасно.
Дві події, одночасні в одній інерційній системі відліку, не є одночасними в іншій інерціальній системі відліку.
Одночасність - не абсолютна характеристика явищ. Різні спостерігачі можуть мати різні уявлення про одночасність подій.
Якщо проміжок часу між подіями (спалахами зірок) менше часу, необхідного для поширення світла між ними, то порядок проходження подій залишається невизначеним, що залежать від положення спостерігача.

3.3 Власний час
Власний час - час, виміряний спостерігачем, що рухаються разом з годинником.
При цьому відповідно до другого постулатом СТО рух світлового імпульсу має відбуватися зі швидкістю світла с, однаковою у всіх ІСО.

4. Взаємозв'язок маси і енергії
4.1 Маса спокою
Покоїться тіло має певну масу m0, званої масою спокою.
Маса спокою - маса тіла в системі відліку, щодо якої тіло спочиває. Чим більше маса тіла, тобто чим більш воно інертно, тим сильніше тіло пручається зміні руху.
Сонце є як би гігантської гравітаційної лінзою, що змінює хід світлового променя. Гравітаційна сила тяжіння фотона до зірки пропорційна його масі, тому викривлення траєкторії світлового променя залежить від маси фотона.
4.2 Маса і енергія
Чим більше маса і енергія тіла, тим важче змінити характер його руху. Для збільшення за певний час швидкості нерухомого спочатку ящика, наповненого спочиваючими кулями, потрібна певна потужність. Якщо кулі в ящику будуть рухатися у всіх напрямках зі швидкістю, близькою до швидкості світла, то для аналогічного розгону скриньки потрібно велика потужність. Зросла кінетична енергія куль посилює опір руху скриньки.
Відповідно до теорії відносності енергія тіла пропорційна його масі:
Е = mcІ
Класична механіка поділяє і визначає два різних види матерії: речовина і поле. Необхідним атрибутом речовини є маса, а поля - енергія. Відповідно існують два закони збереження: закон збереження маси і закон збереження енергії. Відповідно до теорії відносності немає суттєвої різниці між масою і енергією.
Речовина має масу і має енергією; поле має енергію і володіє масою.
Замість двох законів збереження є тільки один: закон збереження маси-енергії. Труднощі формулювання цього закону в класичній фізиці пов'язана з тим, що енергія, з якою ми маємо справу в реальному житті, відповідає дуже мала маса. Згідно рівності: m = Е / СІ.

Література
1) Ч. Кітель, У. Найт, М. Рудерман «Механіка», Вид-во «Наука», 1975 р .
2) Касьянов В.А. «Фізика: навчальний посібник», Вид-во «Дрофа», 2002 р .
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
21кб. | скачати


Схожі роботи:
Принцип еквівалентності і закони збереження
Ефективність психотерапії парадокс еквівалентності і його можливі трактування
Застосовність еквівалентності Барро-Рікардо в перехідній економіці Росії
Принцип громадянства та універсальний принцип дії кримінального закону Поняття злочину та його
Принцип диспозитивності
Принцип систематичності
Принцип наочності 2
Принцип законності 2
Принцип додатковості
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru