Ka'idar musamman ta dangantaka - matsaloli da mafita
1. Wani abu wanda tsawonsa mita 60 ne yana tafiya a gudun 0.6 c (c = gudun haske). A cewar wani mai lura da abin da ke tsaye, nawa ne tsawon abin?
An sani:
Tsawon da ya dace (L o ) = mita 60
Saurin abu (v) = 0.6 c
Ana so: Takaitaccen tsayi (L)
c = saurin haske
L o = tsawon da ya dace
L = takaita tsawon
Ƙuntatawa ta tsawon (L):
2. Wani lamari da mai lura da shi ya lura na tsawon daƙiƙa 12. Menene tazarar lokacin taron, a cewar mai lura wanda ke motsawa a gudun 0.8 c (c = gudun haske).
An sani:
Tazarar lokacin taron bisa ga mai lura da abin da ke tsaye (ts ) = daƙiƙa 12
Gudun mai lura (v) = 0.8 c
Ana so: Tazarar lokacin taron bisa ga mai amfani da o wanda ke motsawa a gudun 0.8 c (t m )
Magani:
Daidaiton faɗaɗa lokaci:
ts = tazara tsakanin lokaci bisa ga mai lura da ke tsaye
t m = tazara ta lokaci bisa ga mai lura mai motsi
Tazarar lokaci bisa ga mai lura da motsi (t m ):
Tambayoyi da amsoshi 20 na ra'ayi da suka shafi ka'idar dangantaka ta musamman:
1. Tambaya: Waɗanne muhimman bayanai ne suka ginu a kan ka'idar musamman ta dangantaka?
Amsa: Ka'idojin guda biyu sune: (1) Dokokin kimiyyar lissafi iri ɗaya ne a cikin dukkan firam ɗin tunani marasa motsi, kuma (2) Saurin haske a cikin sarari yana dawwama kuma ba ya dogara da motsin tushen ko mai lura.
2. Tambaya: Ta yaya faɗaɗa lokaci ke faruwa bisa ga ka'idar dangantaka ta musamman?
Amsa: Faɗaɗa lokaci yana nufin abin da ke faruwa inda lokaci ya bayyana yana motsawa a hankali ga mai lura da ke motsi idan aka kwatanta da wanda ke hutawa, wanda aka bayar ta hanyar dangantakar Δt' = Δt/√(1 – v²/c²), inda v shine saurin dangi kuma c shine saurin haske.
3. Tambaya: Menene tsawon matsewa?
Amsa: Takaitaccen tsayi yana nuna cewa abu yana bayyana gajarta a alkiblar motsinsa daga kallon mai kallo a tsaye, idan aka kwatanta da tsawonsa daidai lokacin da yake hutawa.
4. Tambaya: Ta yaya ka'idar musamman ta dangantaka take shafar ra'ayin lokaci ɗaya?
Amsa: Abubuwan da suka bayyana a lokaci guda ga mai lura ɗaya bazai kasance a lokaci guda ga wani mai lura yana tafiya a wani gudu daban ba. Don haka, lokaci ɗaya yana da alaƙa.
5. Tambaya: Me ake nufi da kalmar "matsayin relativistic"?
Amsa: Tsarin da ke nuna alaƙa yana nufin ƙaruwar tasirin taro na abu yayin da saurinsa ke kusantar saurin haske. Ana bayar da shi ta hanyar m = m₀/√(1 – v²/c²), inda m₀ shine sauran taro.
6. Tambaya: Ta yaya ka'idar musamman ta dangantaka ta shafi makamashi da taro?
Amsa: An ba da alaƙar ta hanyar E = mc², yana nuna cewa kuzari (E) da taro (m) daidai suke kuma ana iya canza su zuwa juna.
7. Tambaya: Menene muhimmancin gudun haske (c) a cikin ka'idar?
Amsa: A cikin ka'idar dangantaka ta musamman, saurin haske shine matsakaicin saurin da bayanai ko abubuwa zasu iya tafiya, kuma yana nan a cikin dukkan firam ɗin da ba a iya canzawa ba.
8. Tambaya: Me yasa abubuwa masu nauyi ba zasu iya isa ko wuce saurin haske ba?
Amsa: Yayin da gudun abu ke kusantar saurin haske, nauyinsa na kama da na wani abu yana ƙaruwa, yana buƙatar kuzari mara iyaka don hanzarta shi zuwa saurin haske da kansa.
9. Tambaya: Ta yaya ƙarin saurin aiki yake aiki a cikin dangantaka ta musamman?
Amsa: Ba kamar na gargajiya ba, saurin ba ya ƙara kai tsaye. Idan u shine saurin abu ɗaya kamar yadda aka gani a cikin firam ɗin da ke motsi tare da saurin v, to saurinsa bisa ga mai lura da shi shine u' = (u + v) / (1 + uv/c²).
10. Tambaya: Menene sauyin Lorentz?
Amsa: Canje-canjen Lorentz dabarun lissafi ne waɗanda ke danganta daidaiton sarari da lokaci na wani abu a cikin firam ɗin inertial ɗaya zuwa waɗanda ke cikin wani suna motsawa a cikin saurin da ya dace da na farko.
11. Tambaya: Ta yaya dangantaka ta musamman ke shafar kiyaye ƙarfin motsi?
Amsa: Momentum ya ci gaba da kasancewa a kiyaye, amma ma'anar momentum ta zama mai alaƙa da juna, gami da factor na ƙaruwar taro mai alaƙa da juna: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. Tambaya: Shin ka'idar musamman ta dangantaka ta dace da tsarin Newtonian mechanics?
Amsa: Eh, ga saurin da ya fi ƙanƙanta da saurin haske, hasashen alaƙa ta musamman ya taru zuwa ga na makanikan Newtonian.
13. Tambaya: Menene tasirin faɗaɗa lokaci akan tsufa?
Amsa: Mutumin da ke tafiya a cikin saurin da ya dace zai tsufa a hankali fiye da wanda ya tsaya a tsaye. Wannan shine "ƙalubalen tagwaye" inda tagwaye ɗaya ke tafiya a cikin saurin da ya kusa da haske kuma ya dawo ƙasa da tagwayen da suka tsaya a baya.
14. Tambaya: Ta yaya dangantaka ta musamman ke sake fasalta makamashi?
Amsa: Jimlar kuzari shine jimlar kuzarin hutawa na abu (mc²) da kuzarin motsi. Ko da a lokacin hutawa, abu yana da kuzari ta hanyar nauyinsa.
15. Tambaya: Shin akwai wani abu da zai iya tafiya da sauri fiye da haske bisa ga dangantaka ta musamman?
Amsa: A'a, gudun haske shine iyakar gudu ta duniya. Tachyons, ƙwayoyin da aka yi zato waɗanda ke tafiya da sauri fiye da haske, ba su dace da ka'idar ba.
16. Tambaya: Ta yaya yawan kitse ke shafar saurin kitse?
Amsa: Yayin da gudun abu ke kusantar saurin haske, nauyinsa na ɗan lokaci yana ƙaruwa ba tare da iyaka ba, yana buƙatar ƙarin kuzari don ƙarin saurin gudu.
17. Tambaya: Wace rawa ka'idar dalili ke takawa a cikin dangantaka ta musamman?
Amsa: Ka'idar dalili, inda dalili ya gabaci sakamako, tana nan a cikin dangantaka ta musamman, shi ya sa saurin iyaka na haske yake da mahimmanci.
18. Tambaya: Menene lokacin sarari?
Amsa: Lokacin sarari yana haɗa girma uku na sarari da girma na huɗu na lokaci zuwa ci gaba mai girma huɗu, wanda yake da mahimmanci ga tsarin alaƙa.
19. Tambaya: Ta yaya dangantakar musamman ke kallon cikakken sarari da lokaci?
Amsa: Dangantaka ta musamman tana musanta wanzuwar sarari da lokaci cikakke. Dukansu suna da alaƙa kuma suna iya bambanta dangane da yanayin motsin mutum.
20. Tambaya: Menene "tsarin tunani mara zurfi"?
Amsa: Tsarin tunani mara motsi shine wanda abubuwa ko dai suna hutawa ko kuma suna motsawa a cikin gudu mai ɗorewa sai dai idan wani ƙarfin waje ya yi aiki da shi. Firam ne inda dokar motsi ta farko ta Newton take.
Ka'idar musamman ta dangantaka, wadda Albert Einstein ya gabatar, ta canza fahimtarmu game da sarari, lokaci, kuzari, da kuma abu. Ma'anarta ta shafi fannoni da dama na kimiyyar kimiyyar zamani kuma an tabbatar da ita ta hanyar gwaji.
