Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi – problemlər və həllər
1. Uzunluğu 60 m olan cisim 0.6 cm (c = işıq sürəti) sürətlə hərəkət edir . Hərəkətsiz müşahidəçiyə görə, cismin uzunluğu nə qədərdir?
Məlumdur:
Düzgün uzunluq (L o ) = 60 metr
Obyektin sürəti (v) = 0.6 c
İstənilən: Uzunluq daralması (L)
c = işığın sürəti
L o = düzgün uzunluq
L = uzunluq daralması
Uzunluq daralması (L):
2. Hərəkətsiz müşahidəçi tərəfindən 12 saniyə ərzində müşahidə edilən hadisə . 0.8 c sürətlə hərəkət edən müşahidəçiyə görə (c = işıq sürəti) hadisənin zaman intervalı nədir ?
Məlumdur:
Hadisənin stasionar müşahidəçiyə görə zaman intervalı (t s ) = 12 saniyə
Müşahidəçinin sürəti (v) = 0.8 c
Axtarılan: 0.8 c (t m ) sürətlə hərəkət edən müşahidəçiyə görə hadisənin zaman intervalı
Həll yolu:
Zaman genişlənməsinin tənliyi:
t s = stasionar müşahidəçiyə görə zaman intervalı
t m = hərəkət edən müşahidəçiyə görə zaman intervalı
Hərəkət edən müşahidəçiyə görə zaman intervalı (tm ) :
Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi ilə bağlı 20 konseptual sual və cavab:
1. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin əsasını hansı fundamental postulatlar təşkil edir?
Cavab: İki postulat bunlardır: (1) Fizika qanunları bütün ətalət istinad sistemlərində eynidir və (2) Vakuumda işığın sürəti sabitdir və mənbənin və ya müşahidəçinin hərəkətindən asılı deyil.
2. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinə görə zaman genişlənməsi necə baş verir?
Cavab: Zamanın genişlənməsi, hərəkətdə olan müşahidəçi üçün zamanın sükunətdə olan müşahidəçiyə nisbətən daha yavaş hərəkət etdiyi fenomenə aiddir və bu fenomen Δt' = Δt/√(1 – v²/c²) nisbəti ilə verilir, burada v nisbi sürət, c isə işığın sürətidir.
3. Sual: Daralmanın uzunluğu nədir?
Cavab: Uzunluq daralması, cismin hərəkət istiqamətində hərəkətsiz müşahidəçinin baxış bucağından, hərəkətsiz vəziyyətdə olduğu zaman öz uzunluğuna nisbətən daha qısa göründüyünü göstərir.
4. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi eyni vaxtda baş verənlər anlayışına necə təsir edir?
Cavab: Bir müşahidəçiyə eyni vaxtda baş verən hadisələr, fərqli sürətlə hərəkət edən digər müşahidəçiyə eyni vaxtda baş verməyə bilər. Beləliklə, eyni vaxtda baş vermə nisbidir.
5. Sual: “Nisbi kütlə” termini nə deməkdir?
Cavab: Relyativistik kütlə, cismin sürəti işıq sürətinə yaxınlaşdıqca onun effektiv kütləsinin artmasına aiddir. Bu, m = m₀/√(1 – v²/c²) ilə ifadə olunur, burada m₀ sakitlik kütləsidir.
6. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi enerji və kütləni necə əlaqələndirir?
Cavab: Əlaqə E = mc² ilə verilir, bu da enerji (E) və kütlənin (m) ekvivalent olduğunu və bir-birinə çevrilə biləcəyini göstərir.
7. Sual: Nəzəriyyədə işıq sürətinin (c) əhəmiyyəti nədir?
Cavab: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsində işığın sürəti informasiyanın və ya maddənin hərəkət edə biləcəyi maksimum sürətdir və bütün ətalət sistemlərində sabit qalır.
8. Sual: Kütləsi olan cisimlərin işıq sürətinə çatması və ya onu keçməsi nə üçün mümkün deyil?
Cavab: Bir cismin sürəti işıq sürətinə yaxınlaşdıqca, onun relyativistik kütləsi artır və bu da onu işığın öz sürətinə çatdırmaq üçün sonsuz enerji tələb edir.
9. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsində sürət toplama necə işləyir?
Cavab: Klassik mexanikadan fərqli olaraq, sürətlər birbaşa toplam deyil. Əgər u, v sürətlə hərəkət edən çərçivədə müşahidə edilən bir cismin sürətidirsə, onda stasionar müşahidəçiyə görə onun sürəti u' = (u + v) / (1 + uv/c²)-dir.
10. Sual: Lorentz çevrilməsi nədir?
Cavab: Lorens çevrilmələri, bir ətalət sistemindəki bir hadisənin fəza və zaman koordinatlarını, birincisinə nisbətən sabit sürətlə hərəkət edən digər bir hadisədəki koordinatlarla əlaqələndirən riyazi düsturlardır.
11. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi impulsun qorunmasına necə təsir edir?
Cavab: İmpuls qorunub saxlanılır, lakin impulsun tərifi, artan nisbi kütlə faktoru da daxil olmaqla, relyativistik olur: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi Nyuton mexanikası ilə uyğun gəlirmi?
Cavab: Bəli, işıq sürətindən çox kiçik sürətlər üçün xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin proqnozları Nyuton mexanikasının proqnozlarına uyğun gəlir.
13. Sual: Zamanın genişlənməsinin yaşlanmaya təsiri nədir?
Cavab: Relyativistik sürətlə səyahət edən bir insan hərəkətsiz qalan bir insandan daha yavaş yaşlanacaq. Bu, əkizlərdən birinin işıq sürətinə yaxın sürətlə səyahət etdiyi və geridə qalan əkizdən daha gənc qayıtdığı "əkiz paradoksu"dur.
14. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi enerjini necə yenidən təyin edir?
Cavab: Ümumi enerji cismin sükunət enerjisi (mc²) ilə kinetik enerjisinin cəmidir. Hətta sükunətdə belə, cisim kütləsinə görə enerjiyə malikdir.
15. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinə görə, işıqdan daha sürətli hərəkət edən bir şey ola bilərmi?
Cavab: Xeyr, işığın sürəti universal sürət həddidir. İşıqdan daha sürətli hərəkət edən hipotetik hissəciklər olan taxyonlar nəzəriyyə ilə uyğun gəlmir.
16. Sual: Relyativistik sürətlərdə kütlə necə təsirlənir?
Cavab: Bir cismin sürəti işıq sürətinə yaxınlaşdıqca, onun nisbi kütləsi məhdudiyyətsiz artır və bu da daha da sürətlənmə üçün getdikcə daha çox enerji tələb edir.
17. Sual: Səbəbiyyət prinsipi xüsusi nisbilik nəzəriyyəsində hansı rol oynayır?
Cavab: Səbəb nəticədən əvvəl olduğu səbəbiyyət prinsipi xüsusi nisbilik nəzəriyyəsində qorunub saxlanılır, buna görə də işıq sürətinin həddi çox vacibdir.
18. Sual: Məkan-zaman nədir?
Cavab: Məkan-zaman, məkanın üç ölçüsünü zamanın dördüncü ölçüsü ilə dördölçülü bir kontinuuma birləşdirir ki, bu da nisbilik nəzəriyyəsi üçün vacibdir.
19. Sual: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi mütləq məkan və zamana necə baxır?
Cavab: Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi mütləq məkan və zamanın mövcudluğunu inkar edir. Hər ikisi nisbidir və insanın hərəkət vəziyyətindən asılı olaraq dəyişə bilər.
20. Sual: “İnersial istinad sistemi” nədir?
Cavab: İnertial istinad sistemi, xarici qüvvənin təsiri altında cisimlərin ya sükunətdə qaldığı, ya da sabit sürətlə hərəkət etdiyi bir sistemdir. Bu sistem, Nyutonun birinci hərəkət qanununun qüvvədə olduğu bir sistemdir.
Albert Eynşteyn tərəfindən təqdim edilən xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi məkan, zaman, enerji və maddə haqqında anlayışımızı dəyişdirdi. Onun təsirləri müasir fizikanın bir çox sahəsinə şamil olunur və eksperimental olaraq təsdiqlənmişdir.
