Специальность 21.05.01 «Прикладная геодезия»

Специальность 21.05.01 «Прикладная геодезия»

На тему: «Специальная теория относительности.

Выводы общей теории относительности»

Выполнил студент очного отделения

Группы С3101

__________________Урнов Д.П.

Проверил

К. ф.-м. н., доцент Горбачев В.В.

___________________________

(зачтено / не зачтено)

Г. Владивосток, 2017

Оглавление

Стр.

Введение……………………………………………………….…………………….2

1.1 Принцип относительности в механике и электродинамике…………..2-4

1.2 Постулаты теории относительности………………………………………4-5

Специальная теория относительности.

Основные принципы. ………………………………………..…………………5-7

2.2 Объединение массы и энергии………………………………………….….8-9

2.3 Относительность расстояний……………………………………………..…9

2.4 Релятивистский закон сложения скоростей…………………….……...9-10

2.5 Скорость света в теории относительности…………………………….11-12

3.1 Выводы общей теории относительности………………….………………13

3.2 ОТО – экспериментальное подтверждение. Гравитационные волны обнаружены на Земле!.......................................................................................13-14

Заключение…………………………………………………………………………15

Список литературы……………………………………………………………….16

Введение

Великий ученый-физик Альберт Эйнштейн(1879-1955) до 1933г. Жил в Германии, затем в США. Член многих академий наук, почетный член Академии наук СССР, лауреат Нобелевской премии 1921г. Выдающийся вклад Эйнштейна в науку - создание теории относительности. В 1905г. им была опубликована в почти законченном виде специальная, или частичная, теория относительности.
В 1907-1916 гг. создана общая теория относительности, которая объединяет современное учение о пространстве и времени с теорией тяготения. По масштабу переворота, совершенного Эйнштейном в физике, его часто сравнивают с Ньютоном.

Постулаты теории относительности.

Постулат в физической теории выполняет ту же роль, что и аксиома в математике. Это — основное положение, которое не может быть логически доказано. В физике постулат есть результат обобщения опытных фактов.

В основе теории относительности лежат два постулата:

Постулат. Все процессы в природе протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета.

Это означает, что во всех инерциальных системах отсчета физические законы имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики распространяется на все процессы в природе, в том числе и на электромагнитные.

Объединение массы и энергии

В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc^2.

Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными. Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.

До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.

Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю.

В теории относительности использованы результаты Бухерера, Газенерля, Гильберта, Гроссмана, Зелигера, Кауфмана, Ланжевена, Лармора, Леверье, Лоренца, Майкельсона, Минковского, Неймана, Ньюкома, Пуанкаре, Дж.Дж.Томсона, Хаббла, Хевисайда, Фитцджеральда, самого Эйнштейна и многих других ученых.

Содержательной частью СТО являются преобразования Лоренца для массы, энергии, импульса, отрезков длины и времени, а также соотношение между массой и энергией, вывод которого был опубликован Пуанкаре в «Архив Неерланд» на французском в 1900 году, т.е. за пять лет до Эйнштейна. Опубликовав эти результаты в 1905 г. повторно, но без обоснований, а в виде постулатов, Эйнштейн, к сожалению, не сделал ссылок ни на Пуанкаре, работы которого были ему известны, ни на Лоренца. Так же он поступал в некоторых случаях и позже. Стиль, усвоенный им в течение нескольких лет работы в патентном бюро, отличается от общепринятого в науке. Вот, одна из причин того, что в то время как в центре любой части естествознания всегда стоит природное явление, в центре теории относительности вот уже сто лет стоит ее автор.

В 1974 году астрономы Рассел Халс и Джозеф Тейлор обнаружили пульсар PSR B1913+16, представляющий собой двойную систему звезд примерно одинаковой массы - 1,4 солнечной, одна из них, нейтронная, как раз и видится с Земли пульсаром. Этот пульсар позволил проверить ряд предсказаний общей теории относительности, как, например, сокращение орбитального периода, поворот периастра и геодезическую прецессию. В 1993 году ученые получили за это Нобелевскую премию по физике с формулировкой "за открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации".

Из постулатов теории относительности вытекает ряд важнейших следствий. Перечислим их, не останавливаясь на обосновании этих следствий:

2.3 Относительность расстояний. Расстояние между двумя точками тела не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно данной системы отсчета.

Обозначим через l₀ длину стержня в системе отсчета К₁, относительно которой стержень покоится. Тогда длина l этого стержня в системе отсчета К, относительно которой стержень движется со скоростью , определяется формулой

Как видно из этой формулы, l < l₀. В этом состоит так называемое релятивистское сокращение размеров движущегося тела.

Относительность промежутков времени. Пусть интервал времени между двумя событиями, происходящими в одной и той же точке инерциальной системы отсчета К, равен τ₀. Этими событиями, например, могут быть два удара метронома в K-системе, отсчитывающего секунды.

Тогда интервал τ между теми же событиями в системе отсчета К₁, движущейся относительно системы К со скоростью , равен:

Очевидно, что τ > τ₀. В этом состоит релятивистский эффект замедления времени в движущихся системах отсчета: движущиеся часы «тикают» медленнее, чем покоящиеся.

Если υ « с, то в формулах (9.1) и (9.2) можно пренебречь величиной

Тогда l ≈ l₀ и τ ≈ τ₀, т. е. релятивистское сокращение размеров тела и замедление времени в движущихся системах отсчета можно не учитывать.

Заключение

Значение теории относительности состоит в том, что она разрушала учение классической физики об абсолютном характере пространства и времени. Она установила их относительный характер, открыла неразрывную связь между пространством и временем. Теория относительности не отрицает существование абсолютных величин и понятий. Она устанавливает лишь, что ряд понятий и величин считавшихся в классической физике абсолютными, в действительности являются относительными.

ОТО — завершенная физическая теория. Она завершена в том же смысле, что и классическая механика, классическая электродинамика, квантовая механика. Подобно им, она дает однозначные ответы на физически осмысленные вопросы, дает четкие предсказания для реально осуществимых наблюдений и экспериментов.

СТО возникла больше для решения специальных задач и никоим образом не противоречит принципам ОТО. Она лишь дополнение реального состояния науки с точки зрения потребности современной физики и естествознания. Релятивизм не мертв, он лишь отражение состояния научно-технической мысли того времени.

Тем не менее, в настоящее время СТО — бурно развивающаяся область современной физики. Это результат огромного прогресса наблюдательной астрономии, развития экспериментальной техники, впечатляющего продвижения в теории.

.

Список литературы:

1.Курс физики: учеб. для технических специальностей/ Трофимова Т.И.; Москва 2015; изд. Кнорус.

2.Физика. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций с прил. на электрон, носителе : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. Н. А. Парфентьевой

3.Миллионы галактик помогли подтвердить теорию Эйнштейна
http://www.membrana.ru/particle/16858
http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7366/full/nature10445.html

4. журнал «Наука и жизнь, Гравитационные волны обнаружены на Земле!» Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/28184/

5.naked-science.ru›Архив›С точки зрения›Общей Теории Относительности

6.Постулаты и выводы специальной и общей теории...

works.doklad.ru›view/Mgju-lxt-is/all.html

Специальность 21.05.01 «Прикладная геодезия»