ឧទាហរណ៍សំណួរដែលពិភាក្សាអំពីសម្មតិកម្មទីមួយ និងទីពីររបស់អែងស្តែង

ឧទាហរណ៍សំណួរដែលពិភាក្សាអំពីសម្មតិកម្មទីមួយ និងទីពីររបស់អែងស្តែង

អាល់ប៊ើត អែងស្តែង ដែលជាឥស្សរជនម្នាក់ក្នុងចំណោមឥស្សរជនដែលមានឥទ្ធិពលបំផុតក្នុងរូបវិទ្យា បានណែនាំសម្មតិកម្មសំខាន់ៗពីរនៅក្នុងទ្រឹស្តីពិសេសនៃរ៉ឺឡាទីវីតេរបស់គាត់ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាសម្មតិកម្មទីមួយ និងទីពីររបស់អែងស្តែង។ សម្មតិកម្មទាំងនេះបានប្រកួតប្រជែងនឹងការយល់ដឹងបែបប្រពៃណីអំពីលំហ និងពេលវេលា ហើយបានបើកផ្លូវសម្រាប់ការរកឃើញបដិវត្តន៍ក្នុងរូបវិទ្យា។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងស្វែងយល់កាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីសម្មតិកម្មទាំងពីរនេះ និងផ្តល់ឧទាហរណ៍មួយចំនួនដើម្បីជួយយើងឱ្យយល់អំពីគោលគំនិតដែលពាក់ព័ន្ធ។

សម្មតិកម្មដំបូងរបស់អែងស្តែង

សម្មតិកម្មដំបូងរបស់អែងស្តែង ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាគោលការណ៍នៃទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេ ចែងថាច្បាប់រូបវិទ្យាគឺដូចគ្នានៅក្នុងស៊ុមយោងនិចលភាពទាំងអស់។ ម្យ៉ាងវិញទៀត គ្មានស៊ុមយោងនិចលភាពណាមួយដែលល្អជាងស៊ុមយោងផ្សេងទៀតទេ ហើយការសង្កេតរូបវន្តទាំងអស់ត្រូវតែស្របគ្នាពីស៊ុមយោងនិចលភាពមួយទៅស៊ុមយោងមួយទៀត។ នេះគឺជាគោលគំនិតសំខាន់ដែលបង្ហាញថាចលនាទាក់ទងរវាងអ្នកសង្កេតការណ៍មិនប៉ះពាល់ដល់ច្បាប់ជាមូលដ្ឋាននៃធម្មជាតិទេ។

សំណួរគំរូ និងការពិភាក្សា

សំណួរទី 1: រថភ្លើងពីរគឺ A និង B កំពុងធ្វើដំណើរក្នុងល្បឿនថេរ \(v_A = 30 m/s\) និង \(v_B = 40 m/s\) រៀងៗខ្លួនក្នុងទិសដៅដូចគ្នា។ អ្នកដំណើរម្នាក់នៅក្នុងរថភ្លើង A បោះបាល់មួយដែលមានល្បឿន \(u = 20 m/s\) ឆ្ពោះទៅមុខរថភ្លើង (ក្នុងទិសដៅនៃចលនារបស់រថភ្លើង)។ គណនាល្បឿនបាល់ទៅតាមអ្នកដំណើរដែលឈរនៅស្ថានីយ៍។

ប៉េបាហាសាន៖
ដើម្បីកំណត់ល្បឿនបាល់យោងទៅតាមអ្នកសង្កេតការណ៍នៅស្ថានីយ៍ យើងត្រូវបូកល្បឿនទាក់ទងនៃបាល់ទៅនឹងល្បឿននៃរថភ្លើង A។ ដោយសារចលនាទាំងអស់ស្ថិតនៅក្នុងវិមាត្រមួយ យើងអាចប្រើការបូកវ៉ិចទ័រសាមញ្ញ៖

\[
v_{\text{បាល់, ស្ថានីយ៍}} = v_A + u = 30\, m/s + 20\, m/s = 50\, m/s
\]

ដូច្នេះល្បឿនបាល់យោងទៅតាមអ្នកសង្កេតការណ៍នៅស្ថានីយ៍គឺ \(50 m/s\)។

សំណួរទី 2: អវកាសយានិកម្នាក់ស្ថិតនៅក្នុងយានអវកាសមួយដែលកំពុងធ្វើដំណើរក្នុងល្បឿនថេរ។ ប្រសិនបើអវកាសយានិកបើកភ្លើង តើអ្នកសង្កេតការណ៍នៅខាងក្រៅយានអវកាសនឹងសង្កេតឃើញល្បឿនពន្លឺខុសពីអវកាសយានិកនៅក្នុងយានអវកាសដែរឬទេ?

ប៉េបាហាសាន៖
យោងតាមសម្មតិកម្មដំបូងរបស់អែងស្តែង ច្បាប់រូបវិទ្យា រួមទាំងល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ គឺដូចគ្នានៅក្នុងស៊ុមយោងនិចលភាពទាំងអស់។ នេះមានន័យថាល្បឿនពន្លឺគឺថេរ ហើយមិនអាស្រ័យលើល្បឿននៃប្រភព ឬអ្នកសង្កេតការណ៍នោះទេ។ ដូច្នេះ ទាំងអវកាសយានិកនៅក្នុងយានអវកាស និងអ្នកសង្កេតការណ៍នៅខាងក្រៅយានអវកាស នឹងសង្កេតឃើញល្បឿនពន្លឺដូចគ្នា ពោលគឺ \(c \approx 3 \times 10^8 \, m/s\)។

សម្មតិកម្មទីពីររបស់អែងស្តែង

សម្មតិកម្មទីពីររបស់អែងស្តែង ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាគោលការណ៍នៃភាពមិនប្រែប្រួលនៃល្បឿនពន្លឺ បានចែងថាល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងកន្លែងទំនេរគឺដូចគ្នាសម្រាប់អ្នកសង្កេតការណ៍ទាំងអស់ ដោយមិនគិតពីចលនាទាក់ទងនៃប្រភព ឬអ្នកសង្កេតការណ៍នោះទេ។ សម្មតិកម្មនេះប្រកួតប្រជែងនឹងការយល់ដឹងបែបបុរាណថាល្បឿនពន្លឺត្រូវតែប្រែប្រួលអាស្រ័យលើល្បឿនរបស់ប្រភព ឬអ្នកសង្កេតការណ៍។

សំណួរគំរូ និងការពិភាក្សា

សំណួរទី 3: កាំរស្មីពន្លឺមួយត្រូវបានបញ្ចេញចេញពីចង្កៀងដែលធ្វើចលនាក្នុងល្បឿន \(v = 0.6c\) ទាក់ទងទៅនឹងអ្នកសង្កេតការណ៍នៅនឹងកន្លែង។ គណនាល្បឿននៃកាំរស្មីពន្លឺយោងទៅតាមអ្នកសង្កេតការណ៍នៅនឹងកន្លែង។

ប៉េបាហាសាន៖
យោងតាមសម្មតិកម្មទីពីររបស់អែងស្តែង ល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងកន្លែងទំនេរគឺថេរ ហើយដូចគ្នាសម្រាប់អ្នកសង្កេតការណ៍ទាំងអស់ ដោយមិនគិតពីចលនាទាក់ទងរវាងអ្នកសង្កេតការណ៍ និងប្រភពពន្លឺនោះទេ។ ដូច្នេះ ល្បឿននៃកាំរស្មីពន្លឺយោងទៅតាមអ្នកសង្កេតការណ៍នៅនឹងកន្លែងគឺ \(c\) ពោលគឺ៖

\[
v_{\text{light}} = c \ប្រហែល 3 \គុណ 10^8 \, m/s
\]

សំណួរទី 4: យានអវកាស A និង B ពីរកំពុងធ្វើដំណើរឆ្ពោះទៅរកគ្នាដោយល្បឿន \(0.5c\) និង \(0.7c\) រៀងៗខ្លួនទាក់ទងទៅនឹងអ្នកសង្កេតការណ៍នៅលើផែនដី។ តើល្បឿនរបស់យានអវកាស A យោងទៅតាមអ្នកសង្កេតការណ៍នៅលើយានអវកាស B ជាអ្វី?

ប៉េបាហាសាន៖
ក្នុងករណីដូចនេះ យើងត្រូវប្រើការបំលែងទ្រឹស្តីទំនាក់ទំនងដើម្បីកំណត់ល្បឿនទាក់ទងរវាងវត្ថុពីរដែលធ្វើចលនាជិតនឹងល្បឿនពន្លឺ។ រូបមន្តល្បឿនទំនាក់ទំនងសម្រាប់វត្ថុពីរដែលខិតជិតមកដល់គឺ៖

\[
u' = \frac{u + v}{1 + \frac{uv}{c^2}}
\]

ដែល \(u = 0.5c\) ជាល្បឿនរបស់យាន A ទាក់ទងទៅនឹងផែនដី និង \(v = 0.7c\) ជាល្បឿនរបស់យាន B ទាក់ទងទៅនឹងផែនដី។ ដោយសារពួកវាកំពុងខិតជិតមកដល់ យើងបញ្ចូលតម្លៃទាំងនេះទៅក្នុងរូបមន្ត៖

\[
u' = \frac{0.5c + 0.7c}{1 + \frac{(0.5c)(0.7c)}{c^2}} = \frac{1.2c}{1 + 0.35} = \frac{1.2c}{1.35} \approx 0.89c
\]

ដូច្នេះល្បឿននៃប្លង់ A យោងតាមអ្នកសង្កេតការណ៍លើប្លង់ B គឺប្រហែល \(0.89c\)។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

សម្មតិកម្មទីមួយ និងទីពីររបស់អែងស្តែងផ្តល់នូវការយល់ដឹងជាមូលដ្ឋានដែលគាំទ្រទ្រឹស្តីពិសេសនៃរ៉ឺឡាទីវីតេ។ សម្មតិកម្មទីមួយបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់ថាច្បាប់រូបវិទ្យាគឺមិនប្រែប្រួលនៅក្នុងស៊ុមយោងនិចលភាព ដែលផ្តល់សមភាពក្នុងចំណោមអ្នកសង្កេតការណ៍និចលភាពទាំងអស់។ ទន្ទឹមនឹងនេះ សម្មតិកម្មទីពីរចែងថាល្បឿនពន្លឺគឺថេរ ដោយមិនគិតពីចលនារបស់ប្រភព ឬអ្នកសង្កេតការណ៍ ដែលបំបែកគោលការណ៍នៃល្បឿនទាក់ទងនៅក្នុងរូបវិទ្យាបុរាណ។

ការយល់ដឹងអំពីគោលគំនិតទាំងនេះមិនត្រឹមតែមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការសិក្សាទ្រឹស្តីរូបវិទ្យាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏ជះឥទ្ធិពលដល់ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យាទំនើបៗផងដែរ ដូចជាប្រព័ន្ធរុករក GPS ដែលតម្រូវឱ្យមានការកែតម្រូវទ្រឹស្តីទំនាក់ទំនង។ ជាមួយនឹងលំហាត់ និងឧទាហរណ៍ គោលគំនិតទាំងនេះអាចយល់ និងអនុវត្តបានកាន់តែងាយស្រួលនៅក្នុងបរិបទផ្សេងៗ។ សង្ឃឹមថា អត្ថបទនេះបានជួយបញ្ជាក់អំពីគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៅពីក្រោយទ្រឹស្តីពិសេសនៃទ្រឹស្តីទំនាក់ទំនងរបស់អែងស្តែង។