Атайын салыштырмалуулук теориясы – маселелер жана аларды чечүү жолдору
1. Узундугу 60 м болгон нерсе ылдамдык менен кыймылдайт. ылдамдык 0.6 c (c = жарыктын ылдамдыгы). Кыймылсыз байкоочунун айтымында, объекттин узундугу канча?
Белгилүү:
Туура узундук (л)o) = 60 метр
Объекттин ылдамдыгы (v) = 0.6 c
Каалаган: Узундуктун кыскарышы (L)
c = жарыктын ылдамдыгы
Lo = туура узундук
L = узундуктун кыскарышы
Узундуктун кыскарышы (L):
2. Байкалган окуя by 12 секунд бою кыймылсыз байкоочу. Убакыт аралыгы канча? окуянын, байкоочунун айтымында ким 0.8 с ылдамдыкта кыймылдап (c = жарыктын ылдамдыгы).
Белгилүү:
Стационардык байкоочунун маалыматы боюнча окуянын убакыт аралыгы (ts) = 12 секунд
Байкоочунун ылдамдыгы (v) = 0.8 c
Wanted: Окуянын убакыт аралыгы, бир о боюнча0.8 c ылдамдыкта кыймылдаган серепчи (tm)
Чечим:
Убакыттын кеңейишинин теңдемеси:
ts = стационардык байкоочунун маалыматы боюнча убакыт аралыгы
tm = кыймылдагы байкоочунун маалыматы боюнча убакыт аралыгы
Кыймылдагы байкоочунун убакыт аралыгы (t)m):
Салыштырмалуулуктун атайын теориясына байланыштуу 20 концептуалдык суроо жана жооптор:
1. Суроо: Салыштырмалуулуктун атайын теориясынын негизинде кандай фундаменталдык постулаттар жатат?
деп жооп берет: Эки постулат: (1) Физиканын мыйзамдары бардык инерциялык эсептөө системаларында бирдей жана (2) вакуумдагы жарыктын ылдамдыгы туруктуу жана булактын же байкоочунун кыймылынан көз карандысыз.
2. Суроо: Салыштырмалуулуктун атайын теориясына ылайык убакыттын кеңейиши кантип жүрөт?
деп жооп берет: Убакыттын кеңейиши кыймылдагы байкоочу үчүн убакыттын тынч абалдагы байкоочуга салыштырмалуу жайыраак жылганын билдирет, бул Δt' = Δt/√(1 – v²/c²) катышы менен берилет, мында v - салыштырмалуу ылдамдык, ал эми c - жарыктын ылдамдыгы.
3. Суроо: Узундуктун кыскарышы деген эмне?
деп жооп берет: Узундуктун кыскарышы объекттин кыймыл багыты боюнча кыймылсыз байкоочунун көз карашынан караганда, ал тынч тургандагы өзүнүн узундугуна салыштырмалуу кыскараак көрүнөрүн билдирет.
4. Суроо: Салыштырмалуулуктун атайын теориясы бир убакта болуу түшүнүгүнө кандай таасир этет?
деп жооп берет: Бир байкоочуга бир эле учурда болуп жаткандай көрүнгөн окуялар башка ылдамдыкта бара жаткан башка байкоочуга бир убакта болбошу мүмкүн. Ошентип, бир убакта болуу салыштырмалуу.
5. Суроо: "Релятивисттик масса" деген термин эмнени билдирет?
деп жооп берет: Релятивисттик масса – бул нерсенин ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына жакындаганда анын эффективдүү массасынын көбөйүшү. Ал m = m₀/√(1 – v²/c²) менен берилет, мында m₀ – тынч абалдагы масса.
6. Суроо: Салыштырмалуулуктун атайын теориясы энергия менен массаны кандайча байланыштырат?
деп жооп берет: Бул байланыш E = mc² менен берилет, бул энергия (E) жана масса (m) эквиваленттүү экенин жана бири-бирине айландырылышы мүмкүн экенин көрсөтөт.
7. Суроо: Теорияда жарыктын ылдамдыгынын (с) мааниси эмнеде?
деп жооп берет: Салыштырмалуулуктун атайын теориясында жарыктын ылдамдыгы - бул маалымат же зат тарай турган максималдуу ылдамдык жана ал бардык инерциялык системаларда туруктуу бойдон калат.
8. Суроо: Эмне үчүн массасы бар нерселердин жарыктын ылдамдыгына жетүү же андан ашып кетүү мүмкүн эмес?
деп жооп берет: Объекттин ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына жакындаган сайын, анын релятивисттик массасы көбөйөт, бул аны жарыктын өзүнүн ылдамдыгына чейин тездетүү үчүн чексиз энергияны талап кылат.
9. Суроо: Ылдамдыкты кошуу атайын салыштырмалуулук теориясында кандайча иштейт?
деп жооп берет: Классикалык механикадан айырмаланып, ылдамдыктар түз кошулбайт. Эгерде u v ылдамдыгы менен кыймылдап жаткан кадрда байкалган бир нерсенин ылдамдыгы болсо, анда анын кыймылсыз байкоочу боюнча ылдамдыгы u' = (u + v) / (1 + uv/c²) болот.
10. Суроо: Лоренцтин трансформациясы деген эмне?
деп жооп берет: Лоренцтин өзгөртүүлөрү – бул бир инерциялык системадагы окуянын мейкиндик жана убакыт координаттарын биринчисине салыштырмалуу туруктуу ылдамдыкта кыймылдаган башка системадагы окуя менен байланыштырган математикалык формулалар.
11. Суроо: Атайын салыштырмалуулук теориясы импульстун сакталышына кандай таасир этет?
деп жооп берет: Импульс сакталып калат, бирок импульстун аныктамасы релятивисттик мүнөзгө ээ болот, анын ичинде релятивисттик массанын көбөйүү коэффициенти да бар: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. Суроо: Салыштырмалуулуктун атайын теориясы Ньютон механикасы менен шайкеш келеби?
деп жооп берет: Ооба, жарыктын ылдамдыгынан алда канча кичине ылдамдыктар үчүн атайын салыштырмалуулук теориясынын божомолдору Ньютон механикасынын божомолдоруна дал келет.
13. Суроо: Убакыттын кеңейишинин картаюуга тийгизген таасири кандай?
деп жооп берет: Релятивисттик ылдамдыкта саякаттаган адам кыймылсыз калган адамга караганда жайыраак картаят. Бул "эгиздердин парадоксу", мында бир эгиз жарыкка жакын ылдамдыкта саякаттап, артта калган эгизге караганда жашыраак кайтып келет.
14. Суроо: Атайын салыштырмалуулук теориясы энергияны кантип кайрадан аныктайт?
деп жооп берет: Жалпы энергия - бул объекттин тынч абалдагы энергиясы (мк²) менен кинетикалык энергиясынын суммасы. Тынч абалда да, объект өзүнүн массасынын эсебинен энергияга ээ болот.
15. Суроо: Атайын салыштырмалуулук теориясы боюнча, кандайдыр бир нерсе жарыктан тезирээк кыймылдай алабы?
деп жооп берет: Жок, жарыктын ылдамдыгы – бул универсалдуу ылдамдык чеги. Тахиондор, жарыктан тезирээк кыймылдаган гипотетикалык бөлүкчөлөр, бул теорияга туура келбейт.
16. Суроо: Релятивисттик ылдамдыкта массага кандай таасир этет?
деп жооп берет: Объекттин ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына жакындаган сайын, анын релятивисттик массасы чексиз көбөйөт, бул андан ары ылдамдануу үчүн барган сайын көбүрөөк энергияны талап кылат.
17. Суроо: Атайын салыштырмалуулук теориясында себептүүлүк принциби кандай ролду ойнойт?
деп жооп берет: Себеп-натыйжадан мурун себеп принциби атайын салыштырмалуулук теориясында сакталып калган, ошондуктан жарыктын ылдамдыгынын чеги абдан маанилүү.
18. Суроо: Мейкиндик-убакыт деген эмне?
деп жооп берет: Мейкиндик-убакыт мейкиндиктин үч өлчөмүн убакыттын төртүнчү өлчөмү менен төрт өлчөмдүү континуумга бириктирип, салыштырмалуулук теориясынын алкагы үчүн маанилүү.
19. Суроо: Атайын салыштырмалуулук теориясы абсолюттук мейкиндикти жана убакытты кандайча карайт?
деп жооп берет: Атайын салыштырмалуулук теориясы абсолюттук мейкиндиктин жана убакыттын бар экендигин четке кагат. Экөө тең салыштырмалуу жана адамдын кыймыл абалына жараша өзгөрүшү мүмкүн.
20. Суроо: "Инерциялык шилтеме системасы" деген эмне?
деп жооп берет: Инерциялык эсептөө системасы – бул тышкы күч таасир этпесе, объектилер тынч абалда кала турган же туруктуу ылдамдыкта кыймылдаган система. Бул Ньютондун биринчи кыймыл мыйзамы аткарылган система.
Альберт Эйнштейн тарабынан киргизилген салыштырмалуулуктун атайын теориясы биздин мейкиндик, убакыт, энергия жана материя жөнүндөгү түшүнүгүбүздү өзгөрттү. Анын таасири заманбап физиканын көптөгөн тармактарына жайылтылат жана эксперименталдык жактан тастыкталган.
