Teòiridh shònraichte coibhneasachd - duilgheadasan agus fuasglaidhean
1. Bidh nì aig a bheil fad 60 m a’ gluasad aig astar 0.6 c (c = astar an t-solais). A rèir neach-amhairc statach, dè an fad a th’ air an nì?
Aithnichte:
An fhaid cheart (L o ) = 60 meatair
Astar an nì (v) = 0.6 c
A dhìth: An giorrachadh faid (L)
c = astar an t-solais
L o = an fhaid cheart
L = giorrachadh an fhaid
An giorrachadh faid (L):
2. Tachartas air a bheil neach-amhairc statach a’ faicinn airson 12 diogan. Dè an eadar-ama ùine a th’ aig an tachartas, a rèir neach-amhairc a ghluaiseas aig astar 0.8 c (c = astar an t-solais).
Aithnichte:
An ùine eadar an tachartas a rèir neach-amhairc statach (t s ) = 12 diogan
Astar an neach-amhairc (v) = 0.8 c
A dhìth: An ùine eadar an tachartas a rèir neach-amhairc a ghluaiseas aig astar 0.8 c ( tm )
fuasgladh:
Co-aontar an leudachaidh ùine:
t s = an eadar-ama a rèir neach-amhairc statach
t m = an eadar-ama a rèir neach-amhairc gluasadach
An eadar-ama a rèir neach-amhairc gluasadach (tm ) :
20 ceist is freagairt bun-bheachdail co-cheangailte ri teòiridh shònraichte coibhneasachd:
1. Ceist: Dè na bun-bheachdan a tha aig bonn teòiridh shònraichte na coibhneasachd?
Freagairt: Is iad seo an dà bhun-bheachd: (1) Tha laghan na fiosaig mar an ceudna anns a h-uile frèam iomraidh neo-ghluasadach, agus (2) Tha astar solais ann am falamh seasmhach agus neo-eisimeileach bho ghluasad an stòr no an neach-amhairc.
2. Ceist: Ciamar a tha leudachadh ùine a’ tachairt a rèir teòiridh shònraichte coibhneasachd?
Freagairt: Tha leudachadh ùine a’ toirt iomradh air an iongantas far a bheil coltas gu bheil ùine a’ gluasad nas slaodaiche do neach-amhairc ann an gluasad an taca ri neach aig fois, air a thoirt seachad leis a’ chàirdeas Δt' = Δt/√(1 – v²/c²), far a bheil v na astar coimeasach agus c na astar solais.
3. Ceist: Dè an fad a th’ ann an giorrachadh?
Freagairt: Tha giorrachadh faid a’ moladh gu bheil nì a’ coimhead nas giorra na stiùireadh gluasaid bho shealladh neach-amhairc statach, an taca ris an fhaid cheart aige nuair a tha e na laighe.
4. Ceist: Ciamar a bheir teòiridh shònraichte coibhneasachd buaidh air bun-bheachd na co-aimsireileachd?
Freagairt: Is dòcha nach bi tachartasan a tha coltach ri chèile do aon neach-amhairc a’ nochdadh aig an aon àm ri neach-amhairc eile a tha a’ gluasad aig astar eadar-dhealaichte. Mar sin, tha co-aimsireil coimeasach.
5. Ceist: Dè tha an teirm “tomad coimeasach” a’ ciallachadh?
Freagairt: Tha mais choimeasach a’ toirt iomradh air àrdachadh ann am mais èifeachdach nì mar a bhios an astar aige a’ tighinn faisg air astar solais. Tha e air a thoirt seachad le m = m₀/√(1 – v²/c²), far a bheil m₀ na mais fois.
6. Ceist: Ciamar a tha teòiridh shònraichte coibhneasachd a’ ceangal lùth agus mais?
Freagairt: Tha an dàimh air a thoirt seachad le E = mc², a’ sealltainn gu bheil lùth (E) agus mais (m) co-ionann agus gun gabh an tionndadh gu bhith nan chèile.
7. Ceist: Dè an cudromachd a th’ aig astar an t-solais (c) anns an teòiridh?
Freagairt: Anns an teòiridh shònraichte coibhneasachd, is e astar solais an astar as àirde aig a bheil fiosrachadh no stuth comasach air siubhal, agus tha e seasmhach anns a h-uile frèam inertial.
8. Ceist: Carson a tha e do-dhèanta do nithean le mais astar an t-solais a ruighinn no a dhol thairis air?
Freagairt: Mar a bhios astar nì a’ tighinn faisg air astar an t-solais, bidh a mhais choimeasach ag àrdachadh, agus feumar lùth gun chrìoch gus a luathachadh gu astar an t-solais fhèin.
9. Ceist: Ciamar a tha cur-ris astair ag obair ann an coibhneasachd shònraichte?
Freagairt: Eu-coltach ri meacanaig chlasaigeach, chan eil astaran a’ cur ri chèile gu dìreach. Ma tha u na astar aon nì mar a chithear ann am frèam a’ gluasad le astar v, is e an astar aige a rèir neach-amhairc statach u' = (u + v) / (1 + uv/c²).
10. Ceist: Dè a th’ ann an cruth-atharrachadh Lorentz?
Freagairt: Is e foirmlean matamataigeach a th’ ann an cruth-atharrachaidhean Lorentz a tha a’ ceangal co-chomharran àite is ùine tachartais ann an aon fhrèam inertial ri co-chomharran tachartais ann am frèam eile a tha a’ gluasad aig astar seasmhach an coimeas ris a’ chiad fhear.
11. Ceist: Ciamar a bheir coibhneasachd shònraichte buaidh air glèidhteachas momentum?
Freagairt: Tha am momentum fhathast air a ghleidheadh, ach tha mìneachadh momentum a’ fàs coimeasach, a’ gabhail a-steach factar a’ mhais coimeasach a tha air a mheudachadh: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. Ceist: A bheil teòiridh shònraichte na coibhneasachd co-chòrdail ri meacanaig Newton?
Freagairt: 'S e, airson astaran mòran nas lugha na astar an t-solais, tha fàisneachdan coibhneasachd shònraichte a' tighinn còmhla ri fàisneachdan meacanaig Newton.
13. Ceist: Dè a’ bhuaidh a th’ aig leudachadh ùine air a bhith a’ fàs nas sine?
Freagairt: Bhiodh neach a’ siubhal aig astar coimeasach a’ fàs nas sine na cuideigin a dh’fhanadh na àite. Is e seo “paradox nan càraid” far a bheil aon chàraid a’ siubhal aig astar faisg air solais agus a’ tilleadh nas òige na an càraid a dh’fhuirich air dheireadh.
14. Ceist: Ciamar a tha coibhneasachd shònraichte ag ath-mhìneachadh lùth?
Freagairt: Is e lùth iomlan suim lùth fois nì (mc²) agus a lùth cineatach. Fiù 's aig fois, tha lùth aig nì mar thoradh air a mhais.
15. Ceist: An urrainn do rud sam bith siubhal nas luaithe na solas a rèir teòiridh choibhneis shònraichte?
Freagairt: Chan e, is e astar an t-solais an crìoch astair uile-choitcheann. Chan eil tachionan, mìrean mac-meanmnach a bhios a’ siubhal nas luaithe na solas, a rèir na teòiridh.
16. Ceist: Dè an buaidh a th’ aig astaran coimeasach air mais?
Freagairt: Mar a bhios astar nì a’ tighinn faisg air astar solais, bidh a mhais coimeasach ag àrdachadh gun chrìoch, agus mar sin bidh feum air barrachd is barrachd lùth airson tuilleadh luathachaidh.
17. Ceist: Dè an dreuchd a th’ aig prionnsabal adhbharachd ann an coibhneasachd shònraichte?
Freagairt: Tha prionnsabal na h-adhartais, far a bheil adhbhar a’ tighinn ron bhuaidh, fhathast air a ghleidheadh ann an coibhneasachd shònraichte, agus is e sin as coireach gu bheil crìoch astar an t-solais deatamach.
18. Ceist: Dè a th’ ann an ùine-fànais?
Freagairt: Bidh fànais-ùine a’ cothlamadh trì tomhasan fànais leis a’ cheathramh tomhas ùine ann an leantainneachd ceithir-thaobhach, riatanach airson frèam coibhneasachd.
19. Ceist: Ciamar a tha coibhneasachd shònraichte a’ faicinn àite is ùine iomlan?
Freagairt: Tha coibhneiseachd shònraichte a’ diùltadh gu bheil àite is ùine iomlan ann. Tha an dà chuid coimeasach agus faodaidh iad atharrachadh a rèir staid gluasaid neach.
20. Ceist: Dè a th’ ann an “frèam iomraidh inertial”?
Freagairt: Is e frèam iomraidh neo-sheasmhach fear anns am bi nithean an dàrna cuid aig fois no a’ gluasad aig astar cunbhalach mura h-eil feachd bhon taobh a-muigh ag obair orra. Is e frèam a th’ ann far a bheil a’ chiad lagh gluasaid aig Newton a’ cumail.
Dh’atharraich teòiridh shònraichte na coibhneasachd, a thug Albert Einstein a-steach, ar tuigse air àite, ùine, lùth agus stuth. Tha a bhuaidhean a’ leudachadh gu mòran raointean de fiosaigs an latha an-diugh agus chaidh an dearbhadh gu deuchainneach.
