Relativitetsteori for dummies: Indholdet blev simpelthen forklaret
Når man tænker på relativitetsteorien, kommer formlen E = mc² normalt op i tankerne. Dette praktiske tip fortæller dig, hvad denne formel handler om, og hvad du skal vide om "relativitet".
Relativitetsteorien blev simpelthen forklaret
Relativitetsteorien handler om rum, tid og tyngdekraft og var en reel milepæl i fysik. Mange ting som warp drive og tidsrejser gjorde det lidt mere muligt. Det er sammensat af to teorier.
- Den specielle relativitetsteori. Det forklarer opførsel af tid og rum set fra observatørernes perspektiv.
- Den generelle relativitetsteori. Den beskriver tyngdekraften som krumningen af tid og rum, der for eksempel skabes af store masser som stjerner.
erklæring
I fysik kaldes et referencesystem en rumlig-tidsmæssig struktur, som kræves for at beskrive lokaliseringsafhængige processer nøjagtigt. Et inertialsystem er et referencesystem, hvor kraftfrie partikler hviler eller krydser lige stier med konstant hastighed. For eksempel går tiden langsommere i et inertialt system end i et andet.
- I henhold til Einsteins specielle relativitetsteori er alle inertielle systemer ensartede. Hvis tiden går hurtigere i et system end i et andet, gælder begge egenskaber. Tiden flyver hurtigere og på samme tid normalt.
- Man må dog bemærke, at intet system, objekt eller partikel kan være hurtigere end lys. Ved 299792.458 km / s er lysets hastighed (c) en øvre grænse for hastigheder. Desværre er det ikke muligt at flyve et rumskib med "to gange lysets hastighed" i nogle sci-fi-film.
E = mc² - det betyder formlen
Næsten alle kender dem, men ingen ved, hvordan man rent faktisk bruger dem: vi taler om den berømte formel E = mc². Med dette kan energien beregnes afhængigt af den relative masse.
- Ifølge Einstein er energi og masse (f.eks. Med partikler) ækvivalente.
- Den samlede energi (E) kan beregnes ved hjælp af formlen E = mc² med m = m ': √ (1 - v²: c²). I dette tilfælde er m 'massen i hvile. Formlen kan imidlertid ikke anvendes på "klassisk" fysik, men gælder kun for relativistisk fysik.
Relativitetsteorien: hvad er tidsudvidelse og længdekontraktion?
Afhængig af hastigheden (af et objekt) kan tiden (der går i forhold til observatøren) eller længden (af objektet) påvirkes. Tid og længde afhænger af hastigheden.
- Jo hurtigere et objekt bevæger sig i rummet, desto langsommere tid går i forhold til en hvilende observatør. Selv i nærheden af store skarer går tiden langsommere. Du kan finde mere detaljerede oplysninger i vores artikel om "Tidsudvidelse".
- Når et objekt bevæger sig med høj hastighed i rummet, komprimeres dets længde (i hastighedsretningen). Også her finder du en separat artikel, der beskæftiger sig med længdekontraktion.
Rum og tids krumning: Store masser i rummet
Endelig vil vi gerne dedikere os til de store masser i rummet (såsom en planet).
- Som du allerede ved fra vores artikel om tidsudvidelse, går tiden langsommere nær store masser.
- Store masser, såsom en stjerne, bøjningsrum (og tid). Du kan tænke på dette fænomen som en stor klud, der "bøjes" ned, når du lægger noget tungt som en vandmelon på det. Rumtid er krummet på lignende måde. Dette betyder, at lys også afbøjes af store masser.
Einsteins relativitetsteori: Du skal være i stand til at bruge disse formler
Mange forskellige formler bruges i relativistisk fysik. Vi viser dig de vigtigste, du skal kende.
$config[ads_text5] not found- Formlen for den relative tid er ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). I dette eksempel vil vi gerne beregne, hvor mange sekunder der passerer i et system, der bevæger sig ved 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6, 712 s. Dette betyder, at mens 5 sekunder går i et accelereret system, går der cirka 7 sekunder i et stationært system! Ved lysets hastighed ville der være en 0 i nævneren.
- Formlen for længdekontraktion er l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Den relative længde afhænger af grundlængden og hastigheden. Ved lysets hastighed ville længden være 0!
- Du kender også formlen E = mc² med m = m ': √ (1 - v²: c²) fra denne artikel.
- Endelig er der formlen for den relativistiske Doppler-effekt (for fagfolk). Du vil bemærke Doppler-effekten, når for eksempel en politibil med en sirene kører forbi dig. Dette fænomen kan anvendes analogt på relativistisk fysik: hyppigheden afhænger af hastigheden. Hvis senderen og modtageren af elektromagnetiske bølger (f.eks. Lys) bevæger sig væk fra hinanden, ændres frekvensen. Følgende gælder: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Hvis du mestrer disse grundlæggende formler, kan du allerede løse mange relativistiske problemer.