Міністерство освіти РФ
Північно-Кавказький гуманітарнийтехнічний інститут
РЕФЕРАТ
з фізики
на тему: В«Теорія відносності ЕйнштейнаВ»
Автор роботи: Чапліна Г.В.
Ставрополь 2002
Зміст
Введення. 3
1.Передумови створення теорії відносності А. Ейнштейна. 5
1.1.Відносність руху по Галілеї .. 5
1.2.Принцип відносності і закони Ньютона. 6
1.3.Перетворення Галілея. 6
1.4.Принцип відносності в електродинаміці. 7
1.5.Перетворення Лоренца. 8
1.6.Перетворення фізичних величин в релятивістської теорії. 8
2.Теорія відносності А. Ейнштейна. 9
2.1.Приватна (спеціальна) теорія відносності. 9
2.2.Загальна теорія відносності. 10
Висновок. 13
Література. 15
Введення
Принцип відносності - фундаментальний фізичний закон, згідноякому будь-який процес протікає однаково в ізольованій матеріальнійсистемі, що знаходиться в стані спокою, і в такій же системі в станірівномірного прямолінійного руху. Стану руху або спокою визначаютьсяпо відношенню до довільно вибраної інерціальній системі відліку. Принципвідносності лежить в основі спеціальної теорії відносності Ейнштейна.
Інерціальна система - поняття класичної механіки, першоюфундаментальної фізичної теорії, яка має високий статус і в сучаснійфізиці. Основи цієї теорії заклав І. Ньютон.
В«Усяке тіло продовжує утримуватися в своєму стані спокою аборівномірного і прямолінійного руху, поки й оскільки воно не примушуєтьсяприкладеними силами змінити цей стан В»- так Ньютон сформулював закон,який зараз називається першим законом механіки Ньютона, або законом інерції.
Система відліку, в якій справедливий закон інерції: матеріальна точка,коли на неї не діють ніякі сили (або діють сили взаємноурівноважені), знаходиться в стані спокою або рівномірного прямолінійногоруху, - називається інерціальній. Усяка система відліку, що рухається повідношенню до неї поступально, рівномірно і прямолінійно, є такожінерціальна.
Теорія відносності - фізична теорія простору і часу. Вприватної (спеціальної) теорії відносності розглядаються тількиінерціальні системи відліку. Явища, що описуються теорією відносності,називаються релятивістськими (від лат. В«відноснийВ») і проявляються пришвидкостях, близьких до швидкості світла у вакуумі (ці швидкості теж прийнятоназивати релятивістськими). ​​
Існує фактично дві різних теорії відносності, відомих вфізиці, одна з них називається спеціальної (приватної) теорією відносності,інша - загальною теорією відносності. Альберт Ейнштейн запропонував першу зних у 1905 р., другу - в 1916 р. Беручи до уваги, що спеціальна теоріявідносності пов'язана, в першу чергу, з електричними і магнітнимиявищами і з їх розповсюдженням в просторі і часі, загальна теоріявідносності була розроблена, перш за все, щоб мати справу з тяжінням.Обидві теорії зосереджуються на нових підходах до простору і часу,підходах, які відрізняються глибоко від тих, які використовуються вщоденному житті; але релятивістські поняття простору і часу нерозривновплітаються в будь-яку сучасну інтерпретацію фізичних явищ в межах відатома до всесвіту в цілому.
Розглянемо послідовний розвиток цих теорій.
1.Передумови створення теорії відносності А. Ейнштейна
1.1. Відносністьруху по Галілеї
Важливу роль у створенні наукової картини світу зіграв принципвідносності одного з основоположників сучасного природознавства Галілея- Принцип рівноправності всіх інерційних систем відліку в класичній механіці,який стверджує, що ніякими механічними дослідами, проводящимися вякийсь інерційній системі відліку, не можна визначити, покоїться данасистема рухається рівномірно і прямолінійно.
Математично принцип відносності Галілея висловлює інваріантністьрівнянь механіки відносно перетворень координат рухомих точок (ічасу) при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої -перетворень Галілея.
Вперше положення про відносність механічного руху буловисловлено Галілео Галілеєм в 1638 р. в його праці В«Діалог про дві основнихсистемах світу - Птоломеєвої і коперниковой В». Там же сформульований один зфундаментальних принципів фізики - принцип відносності. Галілей використовувавнаочний і образний метод викладу. Він писав, що перебуваючи В«в приміщенні підпалубою корабля В»і проводячи досліди і спостереження над усім, що там відбувається,не можна визначити, спочиває чи корабель, або ж він рухається В«без поштовхівВ», тоє рівномірно і прямолінійно. При цьому підкреслювалися два положення,складові суть принципу відносності:
1) рух щодо: по відношенню до спостерігача В«в приміщенні підпалубою В»і до того, хто дивиться з берега, рух виглядає по-різному;
2) фізичні закони, що керують рухом тіл в цьому приміщенні, незалежать від того, як рухається корабель (якщо тільки це рух рівномірно).Інакше кажучи, ніякі досліди в В«закритій кабініВ» не дозволяють визначити,спочиває кабіна або рухається рівномірно і прямолінійно.
Таким чином, Галілей зробив висновок, що механічний рухвідносно, а закони, які його визначають, абсолютні, тобтобезвідносно. Ці положення докорінно відрізнялися від загальноприйнятих у тойчас уявлень Аристотеля про існування В«абсолютного спокоюВ» іВ«Абсолютного рухуВ».
1.2. Принцип відносності ізакони Ньютона
Принцип відносності Галілея органічно увійшов в створенуІ. Ньютоном класичну механіку. Її основу складають три В«аксіомиВ» -три знаменитих закону Ньютона. Вже перший з них, який гласить: В«Усяке тілопродовжує утримуватися в своєму стані спокою або рівномірного і прямолінійногоруху, поки й оскільки воно не примушується прикладеними силами змінити цейстан В», говорить про відносність руху і одночасно вказує наіснування систем відліку (вони були названі інерційних), в яких тіла,не відчувають зовнішніх впливів, рухаються В«за інерцієюВ», не прискорюючись і невповільнюючись. Саме такі інерціальні системи маються на увазі і при формулюваннідвох інших законів Ньютона. При переході з однієї інерціальної системи віншу міняються багато величини, що характеризують рух тіл, наприклад, їхшвидкості або форми траєкторії руху, але закони руху, тобтоспіввідношення, що зв'язують ці величини, залишаються постійними.
1.3. Перетворення Галілея
Щоб описувати механічні рухи, тобто зміна положення тіл впросторі, Ньютон чітко сформулював уявлення про простір ічасу. Простір мислилося як якийсь В«фонВ», на якому розгортаєтьсярух матеріальних точок. Їх положення можна визначати, наприклад, за допомогоюдекартових координат x, у, z, залежних від часу t. При переході з однієїінерціальної системи відліку К в іншу К ', що рухається по відношенню до першоїуздовж осі x зі швидкістю v, координати перетворюються: x '= x - v Г— t, y' = у, z '= z, а час залишаєтьсянезмінним: t '= t. Таким чином приймається, що час абсолютно. Ціформули отримали назву перетворень Галілея.
За Ньютону, простір виступає як якась координатна сітка, наяку не впливає матерія та її рух. Час в такий В«геометричнійВ» картинісвіту як би відраховується якимись абсолютними годинами, хід яких ніщо не можені прискорити, ані сповільнити.
1.4. Принцип відносності велектродинаміці
Принцип відносності Галілея більше трьохсот років відносили тільки домеханіці, хоча в першій чверті 19 ст., насамперед завдяки працямМ.Фарадея, виникла теорія електромагнітного поля, що отримала потім подальшийрозвиток і математичну формулювання в роботах Дж.К. Максвелла. Алеперенесення принципу відносності на електродинаміку представлявся неможливим,оскільки вважалося, що весь простір заповнений особливою середовищем - ефіром,натягу в якому і тлумачилися як напруженості електричного імагнітного полів. При цьому ефір не впливав на механічні рухи тіл, так щов механіці він В«не відчувавсяВ», але на електромагніт...
