III. Закон електродинаміки і принцип відносності.

План заняття

Дата:

Група:

Тема: Основи теорії відносності.

Навчально-виховна мета: Ознайомити з основними положеннями теорії відносності.

Наочні посібники: Плакати

Актуалізація заняття:

1. Які ви знаєте закони механіки Ньютона?

2. Сформулювати закон інерції.

3. Що таке швидкість?

Вузлові питання теми:

1. Вступ.

2. Класичні погляди на простір і час.

3. Принцип відносності в механіці.

4. Закон електродинаміки і принцип відносності.

5. Дослід Майкельсона.

Опорний конспект

Теорія відносності або її іноді називають релятивістською показує, що закони природи не залежать від вибору системи обліку, від розміщення і руху спостерігача.

Теорія відносності підкреслює об’єктивний характер законів природи.

I. Класичні погляди на простір і час.

Згідно класичним поглядам рух не впливає на хід часу (час абсолютний),а довжина любого стержня не залежить від того знаходиться стержень в спокої,чи рухається з деякою швидкістю(довжина абсолютна).

В відповідності з класичними поглядами на простір і час

швидкості складаються геометрично. Виміри відстані і часу в визначеній системі обліку.

Інерційні системи відліку – це ті,відносно яких вільне тіло(тіло на яке не діє сила) рухається з постійною за величиною та напрямком швидкістю.

Якщо одна із систем є інерційною, то і люба інша,

яка рухається з постійною швидкістю відносно першої, також є інерційною.

По відношенню до різних систем інерційних швидкість одного і того ж тіла різна,а прискорення однакове.

II. Принцип відносності в механіці.

Принцип відносності в механіці вперше встановив Галілей. Механічні явища при одних і тих же умовах початкових проходять однаково в усіх інерційних системах відліку.

Закони Ньютона, які описують механічний рух,повинні мати однакову форму в усіх інерційних системах обліку.

Маса в механіці Ньютона є величина постійна ma =F 11 закон Ньютона

Сила механіці залежить від відстані або ж від відносної швидкості руху тіла.

Відстань між тілами, згідно класичним уявленням про простір і час, однакові в усіх системах відліку. Швидкості ж тіл змінюються, а відносні швидкості залишаються незмінними.

Система відліку К

Швидкість тіла A - V

B- V

Система відліку K

V = V V V = V V V -V = V - V – V - V = V - V

Таким чином швидкість тіл А і В відносно одне одного в обох системах відліку одна і та ж.

Так, як сила залежить лише від відстані і відносних швидкостей,то вони однакові в усіх інерційних системах.

III. Закон електродинаміки і принцип відносності.

Після того,як в другій половині XIX століття Максвелом були сформовані основні закони електродинаміки, виникло питання про те, чи розповсюджується принцип відносності і на електромагнітні явища.

Щоб відповісти на це питання необхідно було вияснити чи змінюються основні закони електродинаміки при переході від однієї інерційної системи до іншої або ж, подібно законам Ньютона,вони залишаються незмінними.

Згідно законам електродинаміки швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль в вакуумі однакова по всім напрямкам і дорівнює c= 3 10

Але з другої сторони в відповідності з законом додавання швидкостей швидкість може дорівнюватись тільки в одній вибраній системі.

(якщо одна система рухається відносно другої з швидкістю U тоді U =U + C, таким чином закони електродинаміки).

Виникли непорозуміння між електродинамікою і механікою Ньютона.

Три способи вирішення цих непорозумінь:

1. Оголосити неспроможним принцип відносності. Увесь простір заповнено - „світовим ефіром”. Інерційна система відліку, яка знаходиться в спокої відносно „ефіру”, це особлива система. В ній закони електродинаміки Максвела справедливі і мають найбільш просту форму. Швидкість світла в вакуумі однакова по всім напрямкам. (Голландський вчений Л.Лоренц)

2. Вважати невірними самі рівняння Максвела, і намагатись змінити їх таким чином, щоб вони при переході від однієї інерційної системи до іншої не змінювались. По Герцу „ефір” повністю захоплюється рухомими тілами і тому електромагнітні явища, які відбуваються в „ефірі” проходять однаково незалежно від того, рухається тіло чи знаходиться в спокої. (Німецький вчений Г. Герц).

3. Відмовитись від класичних уявлень про простір і час з метою збереження як принципу відносності, так і рівнянь Максвела .(Німецький вчений Ейнштейн). На сьогодні це єдине науково обґрунтоване вирішення цих непорозумінь.

IV. Дослід Майкельсона.

В 1887р американські вчені Майкельсон і Морлей провели досліди з метою підтвердити наявність існування світлового „ефіру”

T від А до В і від В доА

Tвід А до Сі від С до А

Кам’яна плита 0,5 м шириною, 30 см товщиною, виготовлена з граніту, плавала в ртуті. Намагалися отримати зміщення інтерференційних смуг. Ніякого зміщення не було. Особливого середовища світлового „ефіру” не існує.

Завдання додому: § 36.1-.2