A legjobb válasz
Hogyan értem a megfelelő hosszúság fogalmát a speciális relativitáselméletnél?
Most kezdtem el olvasni erről a tankönyvből. Tárgy pihenőkerete? Jelöl egy referenciakeretet, amely az objektummal együtt mozog?
Nagyjából az orrán van.
A speciális relativitáselméletben technikailag nincsenek kiváltságos keretek, de a gyakorlatban két olyan keret létezik, amelyek nagyon fontosak, és szinte az összes számítást egyikben vagy másikban végzik.
- A Nyugalmi keret A nyugalmi keret az a keret, amelynél a rendszer tömegközéppontja nyugalomban van. Ha a rendszer egyetlen objektum, amely ugyanolyan sebességgel mozog, akkor az a keret együtt mozog az objektummal. Ebben a keretben meghatározzuk az összes „keret” függő mennyiséget a „megfelelő” értékükhöz, mivel ezeket az értékeket maga az objektum mérné. Ide tartozik a tömeg, a hossz, a felezési idő, a periódus, a hullámhossz és bármi más, amit magához az objektumhoz társít.
- A „Lab” keret A laboratóriumi keret a megfigyelés kerete – vagyis az a keret, amelyben az objektumot figyelve állsz. Fontos, mert ha nem te vagy az objektum, akkor a mérésed más lesz, mint amit maga az objektum kapna.
Példa.
Tegyük fel, hogy van egy űrhajója, amelynek tömege 500 kg, és amelyre önmegsemmisítő szekvenciát indítottak, 40 másodperc. Az űrhajót úgy méri, hogy a fénysebesség 90\% -ával haladjon és 4 m hosszú legyen.
Ebben a problémában a tömeg (valóban, tömeg-energia 500c ^ 2 J) és az időzítőt megfelelő értékként adják meg, mert ezeket akkor mérné meg, ha maga mozogna az űrhajón belül. A hossz a megfigyelt érték, és a megfelelő érték megszerzéséhez át kell alakulnia az űrhajó többi keretére. Ez elég könnyű; mivel a sebesség 0,95c,
\ gamma = \ sqrt {\ frac {1} {1 – 0.95 ^ 2}} = 3.202
És a megfelelő hosszúság \ gamma L \_ {\ rm novērva}, ami 12,808 méter.
Válasz
Mielőtt a megfelelő időt megjelenítenénk meg kell értenie, mi a nagyon idő . A Newton, Galelio klasszikus ideje függetlenül folyik. Független abban az értelemben, hogy független a tárgyaktól és eseményektől. Newton szerint olyan események történnek, mint a születés, a növekedés, a halál stb. Senki sem tudja megállítani vagy megváltoztatni. Például ez az év 2017. Krisztus születésétől kezdődött referenciaként. A földi és az égi események, például újhold, napfogyatkozás, üstökös megérkezése stb. Különböző történelmi eseményeinek ábrázolására szolgálunk e referenciaidő szerint, Kr. E. Vagy Kr. E. Ez a Newton klasszikus ideje hívás koordinátaidő is. Ez az idő tovább oszlik, és órákkal mérjük órák, percek és másodpercek alapján. Minden rendben van és tökéletesen ismert, mert hittünk és gyakoroltuk a klasszikus időt. Ezért az idő azt jelenti, hogy klasszikus idő ez számunkra, vagy amíg Einstein képbe nem kerül.
A speciális relativitáselmélet (1905) kijelentette, hogy az idő nem független az eseményektől vagy a tértől. Az idő összefügg a térrel és elválaszthatatlan a tértől. Pontosabban: az idő összefügg a tárgyak mozgásával. Ha az idő összekapcsolódik a mozgással, akkor megfelelő idő néven ismert, és eltér a klasszikus idő , ami független a mozgástól.
Ha például egy tárgy nyugalmi helyzetben van, akkor például tegyük fel, hogy a Föld nyugalmi helyzetben van, és ha két azonos gyártmányú óra van a Földön elhelyezve, és mindkettő 12-re van állítva (szinkronban). órák. 10 év után mindkét óra azonos időt mutat. Az idő kapcsolódik a mozgáshoz, de a föld nem mozog. Ezért a földön eltelt 10 év ideje egyszerre klasszikus idő és megfelelő idő annak az embernek, aki a földi órákat nézi . Ebben az esetben nincs különbség a klasszikus és a megfelelő idő között. De ha az egyik szinkronizált órát egy űrjármű 90\% -os fénysebességgel küldi 10 évig, akkor az űrjárművek órája lelassul a különleges relativitáselmélet alábbi egyszerű képletének megfelelően.
A Föld órája által mért idő a megfelelő idő a föld számára (ezt a megfelelő időt klasszikus newtoni időként értjük).Az űrjárműben az óra által mutatott idő pedig a térben lévő ember számára a megfelelő idő . Ha a földön pihenő ember figyeli a mozgó jármű óráját, akkor azt találja, hogy az űróra lassabban jár az órájához képest. Ha az űrjárműben tartózkodó ember megfigyeli a földi órát, azt találja, hogy a földi óra gyorsabban jár az órájához képest. Mindkettő látja és hiszi, hogy az órája normális, de a másik óra lassú vagy gyors. Összekapcsolják az órájukat a többi órával és ennélfogva a relativitáshoz. Senki sem helyes vagy téves, amíg a jármű egyenletes sebességgel halad. De csak akkor, amikor az űrben a fénysebesség 90\% -án mozgó ember úgy döntött, hogy visszatér és találkozik az emberrel az óra szerint 4,35 év elteltével, a földi emberrel (tegyük fel, hogy ikertestvér) 5,65 évvel idősebbnek találja őt (10–4,35 év). 4,35 éve megegyezik földtestvére 10 évével. Ha 10 év után találkozik vele, akkor a testvér a földön 22,98 év lenne, amint azt a fentiekben részleteztük.
Visszatérve a megfelelő idő megértéséhez, a földi ember megfelelő ideje az az idő, amelyet bármely két esemény között mér a földi órája. Nyugodott volt. Bátyja távozásának és a földön való újbóli találkozásának idejét 10 évnek mérte. Ezért a megfelelő ideje 10 év. Ikertestvére, aki bizonyos ideig utazott az űrben, és visszatért, hogy találkozzon ikrével a földön. Ugyanezt a két eseményt, az űrbe távozást és a testvérével való visszatérését méri az órájával, amelyet magával vitt az űrben. Ez az idő 4,35 év. Ez az ő megfelelő ideje.
A fenti példából a megfelelő idő az adott személy órája által mért idő. Nem kell mások órájára nézni. Az óra pontos ideje attól is függ, hogy milyen sebességgel halad. Az időt mozgás kapcsolja össze és kondicionálja. Ez a megfelelő idő egyszerű megjelenítésének módja.
De a megfelelő idő technikai meghatározása valami ilyesmi: a megfelelő idő az az idő, amelyet két esemény között mérnek az adott személy órái világvonalán. Most elengedhetetlen megérteni, mi a világvonal .
A világvonal gondolatát 1908-ban Einstein tanár Hermann Minkowski. A speciális relativitáselmélet grafikus megmagyarázása érdekében Minkowski elkészítette a tér és az idő ötvözését bemutató diagramot, az úgynevezett tér-idő diagram . Mivel az idő a relativitás szerint a tér szerves része, Minkowski egyszerűen összekapcsolta a tér három koordinátáját (x, y, z) és az idő egy koordinátáját (t). A három térdimenzió és egy idődimenzió kombinációját tér-idő sokszorosító -nak nevezzük. Továbbá nehéz lenne négy koordinátát két dimenzióban ábrázolni, elnyomta a tér két koordinátáját, és csak egy koordinátát és egy koordinátát tartott meg. Az alábbiakban bemutatjuk az egyszerűsített kétdimenziós tér-idő diagramot, amely az egyik koordinátát térként (x tengely), a másikat pedig időként (y tengely) képviseli. Ezután a relativitás alapján egy objektumot szükségszerűen a tér-idő sokaságban kell mozgatni. Az objektum által követett utat a fizika pontként mondja ki, a tér-idő diagramot világvonalnak hívják. Megjegyzés: egy objektum nyugalomban lehet a földön. Ebben az esetben a három térkoordináta nem mozog, de az idő mozog. Ezért egy pihenő objektumnak is idő-koordinátán kell haladnia. Ezért egy nyugalmi tárgynak világvonala is van. Most nézzük meg az alábbi tér-idő diagramot.
A tér-idő diagramban:
- a világvonal a földön pihenő ember függőleges vonal. Annak ellenére, hogy nyugalomban van, az órája mégis fut. Van ideje. Az idő y tengelyben mozog. Órája csak a zöld függőleges vonal mentén méri az időt. Számára az események csak a zöld vonal mentén zajlanak. A zöld vonal az ő világvonala. A két esemény között az órája által a világvonal mentén mért idő lesz a megfelelő idő neki. Példánkban a megfelelő idő tőle 10 év. Az események: testvére távozása a 0 pontból és találkozás vele a B pont mentén a függőleges zöld vonal.
- Hasonlóképpen ikertestvére, aki távozik az űrbe a 0 pontnál, ha nem állt szándékában találkozni testvérével, és szintén egyenletes sebesség világvonala az egyenes piros vonalat a C pont felé irányítja. Az események végig a vörös vonal mentén, az ő világvonala mentén zajlanak. Az ezen a vonalon zajló események között mért idő az ő megfelelő ideje.
3. De példánkban az ikertestvér, aki az űrbe merészkedett, úgy döntött, hogy visszatér, és találkozik testvérével a földön a B pontban. Világvonala az ívelt piros vonal. megfelelő ideje a fent kifejtett kérdésnek megfelelően 4,35 év.
Megjegyzés: ha egy pont pihenő vagy egyenletes mozgásban van, akkor a világvonal egyenes. Ha a pont (objektum) felgyorsul , akkor a világvonal görbültté válik. Esetünkben az űrjármű-testvér visszatér, hogy találkozzon ikrével a földön, és így felgyorsul, ezért a vörös világvonal görbe.
Thiruman Archunan
(2017.10.17.)