Transcript Teoria relativităţii restrânse

Valerica Baban
Aceste lecţii au la bază cartea profesorului Tatsu Takeuchi,
“An Illustrated Guide to Relativity “ , CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2010
Ilustraţiile grafice au fost preluate din cartea amintită mai sus.
Cuprins
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Ce este TRR ?
Scurt Istoric.
Sisteme de referinţă.
Relativitatea mişcării mecanice.
Principiul inerţiei ( principiul I )
Sisteme de referinţă inerţiale şi neinerţiale .
Este Pământul un SRI ?
Sistemele de referinţă şi principiile mecanicii
newtoniene.
1. Ce este TRR ?
 1905 , A. Einstein – “ Despre electrodinamica





corpurilor aflate în mişcare.”
O teorie despre mişcarea corpurilor ( mişcare = orice
proces în care poziţia copurilor se modifică în timp )
teorie despre spaţiu şi timp.
teorie despre cum anume spaţiul şi timpul sunt
percepute diferit de diferiţi observatori.
Cuvântul “electrodinamică” indică faptul că TRR are o
legătură cu lumina . Lumina este o undă
electromagnetică .
Viteza luminii are un rol foarte important în cadrul
TRR.
1. Istoric
 Galileo Galilei (1564–1642) - Dialogues Concerning Two
Sciences – pricipiul inerţiei (I al mecanicii) .
 sir Isaac Newton (1642–1727)
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica - 1687
Principiile mişcării mecanice
Teoria gravitaţiei
Pricipiile mişcării mecanice au fost valabile timp de 200 de ani
de la formularea lor
 Sunt valabile şi astăzi în cele mai multe situaţii vizând
mişcarea la suprafaţa Pământului şi chiar în sistemul solar
atât timp cât vitezele nu sunt foarte mari.
 Viteza luminii ??? - nu poate fi integrată în teoria GalileiNewton.




 Albert Einstein (1879–1955) ,
 Teoria relaţivităţii restrânse
 Teoria relativităţii generalizate.
3. Sisteme de referinţă
 Studiul mişcării mecanice a unui obiect presupune
cunoaşterea răspunsului la următoarele întrebări :
 Este obiectul în mişcare sau în repaus ?
 Care este direcţia de mişcare ?
 Care este viteza ?
 Se modifică în timp viteză sau direcţia de mişcare ?
 Care sunt cauzele acestor modificări ?
 Pentru a răspunde corect trebuie precizat ceea ce în
fizică numim SISTEM DE REFERINŢĂ.
3. Sisteme de referinţă
CEASORNIC – în
repaus faţă de SR ales
CORP DE REFERINŢĂ –
considerat prin definiţie fix
3. Sisteme de referinţă
Se poate
folosi ceasul
ca origine a
SR
4. Relativitatea mişcarii mecanice
SR al
copacului
SR al
maşinii
4. Relativitatea mişcarii mecanice
5. Principiul inerţiei
 Un corp aflat în repaus rămâne în respaus dacă
asupra sa nu acţionează nici o forţă.
 Un corp aflat în mişcare rectilinie uniformă în
raport cu un SR îşi păstrează această stare atât
timp cât asupra sa nu acţionează nici o forţă .
Prima parte a acestui principiu este destul de evidentă : un corp nu se mişcă fără
o intervenţie exterioară .
O doua parte însă a fost destul de greu de înţeles pănă la Galilei datorită efectelor
forţelor de frecare .
5. Principiul inerţiei
Un obiect nu se mişcă fără o intervenţie exterioară
In prezenţa frecării obiectul se
deplaseză când este împins....
.. . dar se opreşte când forţa
exterioară încetează
In absenţa frecării ...
obiectul îsi continuă mişcare un timp
infinit chiar dacă acţiunea exterioră
încetează
5. Principiul inerţiei
 In esenţă principiul inerţiei afirmă faptul că obiectele se
opun încercării de a li se schimba starea de mişcare .
Această proprietate generală a corpurilor este numită
inerţie.
Incetinire
Accelarare
Schimbarea direcţiei
6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale
 Principiul inerţiei nu este valabil în toate
sistemele de referinţă .
 De exemplu când ne aflăm în maşină şi accelerăm sau
frânăm corpul nostru este împins în spate sau în faţă .
 Cauza este legată de faptul că maşina ca SR este
accelerat sau frânat.
6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale
viteză constantă
1
2
Principiul inerţiei este valabil
doar intr-o clasă particulară de SR
numite SR INERTIALE - SRI
Nici o forţă netă nu este
aplicată bilei. Ea se află în
miscare rectilinie uniformă
faţă de Gigel 1.
Gigel 1 este un SRI.
Nici o forţă netă nu este
aplicată bilei. Ea se află în
repaus faţă de Gigel 2.
Gigel 2 este un SRI.
6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale
Vagonul se mişcă accelerat
F
Bila se mişcă ca şi cum o forţă netă s-ar aplica
asupra sa , deşi această forţă nu există.
Nu este respectat principiul inerţiei
se mişcă repede
Vagonul este un SR neinerţial
SRNI
7. Este Pământul un SRI inerţial ?
 Pământul datorită mişcării sale de rotaţie în jurul
propriei axe şi mişcării de revoluţie în jurul Soarelui nu
este un SR inerţial.
 Efectul rotaţiei în jurul propriei axe este resimţit prin
variaţia greutăţii corpurilor pe suprafaţa Pământului.
La ecuator efectul este mai puternic decât la Poli ,
diferenţa este cam de 3%.
 Efectul mişcării de revoluţie se resimte de asemenea
prin variaţii ale greutăţii între periheliu şi afeliu
Efectul mişcării de revoluţie
este mult mai mic 0,006%
7. Este Pământul un SRI inerţial ?
 Pentru foarte multe situatii practice dar şi în cazul
acestei prezentări se poate considera cu o bună
aproximaţie că Pământul este un SRI .
 Până la N. Copernicus (1473–1543) s-a crezut că
Pământul este fix.
 Intr-o bună aproximaţie în raport cu Pământul este
valabil principiul inerţiei .
7. Este Pământul un SRI inerţial ?
SR al Pământului
SR al Soarelui
8. Sistemele de referinţă şi principiile mecanicii
newtoniene.