ทฤษฎีสัมพัทธภาพสำหรับหุ่น: อธิบายเนื้อหาเพียงอย่างเดียว
เมื่อเรานึกถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพสูตร E = mc²มักจะนึกถึง เคล็ดลับการปฏิบัตินี้จะบอกคุณว่าสูตรนี้เกี่ยวกับอะไรและสิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับ "ความสัมพันธ์"
ทฤษฎีสัมพัทธภาพอธิบายได้ง่าย ๆ
ทฤษฎีสัมพัทธภาพเกี่ยวข้องกับอวกาศเวลาและความโน้มถ่วงและเป็นเหตุการณ์สำคัญในฟิสิกส์อย่างแท้จริง หลายสิ่งหลายอย่างเช่นการวาร์ปและการเดินทางข้ามเวลาช่วยให้เป็นไปได้มากขึ้น ประกอบด้วยสองทฤษฎี
- ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ มันอธิบายพฤติกรรมของเวลาและสถานที่จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์
- ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มันอธิบายแรงโน้มถ่วงเป็นความโค้งของเวลาและสถานที่ซึ่งถูกสร้างขึ้นเช่นโดยมวลขนาดใหญ่เช่นดาว
การประกาศ
ในฟิสิกส์ระบบอ้างอิงเรียกว่าโครงสร้างเชิงพื้นที่ (spatio-temporal structure) ซึ่งจำเป็นต้องใช้อธิบายกระบวนการที่ขึ้นกับตำแหน่ง ระบบเฉื่อยคือระบบอ้างอิงซึ่งอนุภาคที่ไม่มีแรงนั้นพักหรือเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงที่ความเร็วคงที่ ตัวอย่างเช่นเวลาผ่านไปช้ากว่าในระบบเฉื่อยหนึ่งระบบ
- ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ระบบเฉื่อยทั้งหมดมีความเท่าเทียมกันในธรรมชาติ หากเวลาผ่านไปเร็วกว่าในระบบหนึ่งมากกว่าอีกระบบหนึ่งจะใช้คุณสมบัติทั้งสอง เวลาบินได้เร็วขึ้นและในเวลาเดียวกันตามปกติ
- อย่างไรก็ตามต้องทราบว่าไม่มีระบบวัตถุหรืออนุภาคใดจะเร็วกว่าแสง ที่ 299792.458 km / s ความเร็วของแสง (c) เป็นขีด จำกัด สูงสุดของความเร็ว น่าเสียดายที่การบินยานอวกาศที่ "ความเร็วแสงเป็นสองเท่า" ในภาพยนตร์ไซไฟบางเรื่องเป็นไปไม่ได้
E = mc² - นั่นหมายถึงสูตร
เกือบทุกคนรู้จักพวกเขา แต่ไม่มีใครรู้วิธีใช้งานจริง: เรากำลังพูดถึงสูตรที่มีชื่อเสียง E = mc² ด้วยวิธีนี้พลังงานสามารถคำนวณได้ขึ้นอยู่กับมวลสัมพัทธ์
- จากข้อมูลของ Einstein พลังงานและมวล (เช่นมีอนุภาค) เท่ากัน
- พลังงานทั้งหมด (E) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร E = mc²กับ m = m ': √ (1 - v²: c²) ในกรณีนี้ m 'คือมวลที่เหลือ อย่างไรก็ตามสูตรนี้ไม่สามารถใช้กับฟิสิกส์ "คลาสสิค" ได้ แต่จะใช้กับฟิสิกส์เชิงความสัมพันธ์เท่านั้น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ: การยืดเวลาและการหดตัวของความยาวคืออะไร?
ขึ้นอยู่กับความเร็ว (ของวัตถุ) เวลา (ซึ่งผ่านเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์) หรือความยาว (ของวัตถุ) สามารถได้รับอิทธิพล เวลาและความยาวขึ้นอยู่กับความเร็ว
- ยิ่งวัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้นในอวกาศเวลาที่ช้าลงก็จะสัมพันธ์กับผู้สังเกตการณ์ที่พัก แม้ในบริเวณใกล้เคียงกับฝูงชนขนาดใหญ่เวลาก็ผ่านไปช้ากว่า คุณสามารถค้นหาข้อมูลโดยละเอียดเพิ่มเติมได้ในบทความของเราเกี่ยวกับ "การขยายเวลา"
- เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในอวกาศความยาวของวัตถุ (ในทิศทางของความเร็ว) จะถูกบีบอัดด้วยเช่นกัน ที่นี่เช่นกันคุณจะพบบทความแยกต่างหากที่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของความยาว
ความโค้งของอวกาศและเวลา: มวลชนจำนวนมากในอวกาศ
ในที่สุดเราอยากจะอุทิศตนเพื่อมวลชนขนาดใหญ่ในอวกาศ (เช่นดาวเคราะห์)
- ดังที่คุณทราบจากบทความของเราเรื่องการขยายเวลาแล้วเวลาผ่านไปอย่างช้าๆใกล้กับคนจำนวนมาก
- มวลขนาดใหญ่เช่นดาวงอพื้นที่ (และเวลา) คุณสามารถนึกถึงปรากฏการณ์นี้เป็นผ้าผืนใหญ่ที่ "โค้ง" ลงเมื่อคุณวางอะไรที่หนักหน่วงเหมือนแตงโมไว้ เวลาอวกาศมีลักษณะโค้งคล้ายกัน ซึ่งหมายความว่าแสงจะเบี่ยงเบนจากมวลชนขนาดใหญ่
ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein: คุณควรใช้สูตรเหล่านี้ได้
มีการใช้สูตรต่าง ๆ มากมายในฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพ เราจะแสดงสิ่งที่สำคัญที่สุดที่คุณควรรู้
- สูตรสำหรับเวลาสัมพัทธ์คือ ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²) ในตัวอย่างนี้เราต้องการคำนวณจำนวนวินาทีในระบบที่เคลื่อนที่ที่ 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6.712 วิ ซึ่งหมายความว่าในขณะที่ 5 วินาทีผ่านไปในระบบเร่งความเร็วประมาณ 7 วินาทีผ่านไปในระบบนิ่ง! ที่ความเร็วแสงจะมี 0 ในส่วนซึ่งจะส่งผลให้∞
- สูตรสำหรับการหดตัวของความยาวคือ l = l '⋅√ (1 - v²: c²) ความยาวสัมพัทธ์ขึ้นอยู่กับความยาวพื้นฐานและความเร็ว ที่ความเร็วแสงความยาวจะเป็น 0!
- คุณรู้สูตร E = mc²ด้วย m = m ': √ (1 - v²: c²) จากบทความนี้
- ในที่สุดก็มีสูตรสำหรับเอฟเฟกต์ Doppler (สำหรับมืออาชีพ) คุณจะสังเกตเห็นผลของ Doppler เมื่อรถตำรวจที่มีไซเรนขับผ่านคุณ ปรากฏการณ์นี้สามารถนำไปใช้แบบอะนาล็อกกับฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพ: ความถี่ขึ้นอยู่กับความเร็ว หากตัวส่งและตัวรับของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่นแสง) เคลื่อนที่ออกจากกันและกันความถี่จะเปลี่ยนไป ข้อมูลต่อไปนี้ใช้: f '= f ⋅√ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- หากคุณเชี่ยวชาญสูตรพื้นฐานเหล่านี้คุณสามารถแก้ปัญหาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ได้แล้ว