Ohatra amin'ny Fanontaniana Fifanakalozan-kevitra momba ny Fanalavam-potoana
Ao amin'ny fizika, ny foto-kevitra momba ny fanitarana ny fotoana dia trangan-javatra mahavariana sy mahavariana ao anatin'ny teoria manokan'i Albert Einstein momba ny relativité. Ity teoria ity dia manolotra fomba fijery vaovao momba ny fomba tsy maha-zava-dehibe tanteraka ny habaka sy ny fotoana fa miankina amin'ny hafainganam-pandeha sy ny hery misintona. Ity lahatsoratra ity dia handinika amin'ny antsipiriany ny fanitarana ny fotoana ary hanome ohatra amin'ny olana.
Ny fototry ny Teoria Manokan'ny Relativity
Ny teoria manokana momba ny relativité dia milaza fa mitovy ny lalàn'ny fizika ho an'ny mpandinika rehetra mihetsika amin'ny tsipika mahitsy amin'ny hafainganam-pandeha tsy miova raha oharina amin'ny tsirairay (rafitra inertiale). Ny iray amin'ireo fiantraikany lehibe amin'ity teoria ity dia ny hoe tsy miova ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ao anaty banga ary tsy miankina amin'ny fihetsehan'ny loharano na ny mpandinika.
Ny trangan-javatra momba ny fanitarana ny fotoana dia mipoitra vokatry ny foto-kevitra roa ireo. Milaza izy io fa hihetsika miadana kokoa ny fotoana ho an'ny zavatra mihetsika akaikin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana raha oharina amin'ny mpandinika tsy mihetsika.
Raikipohy momba ny fanitarana ny fotoana
Ny raikipohy ampiasaina hikajiana ny fanitarana ny fotoana dia toy izao manaraka izao:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Aiza:
– \(\Delta t'\) = fotoana refesin'ny mpandinika mihetsika mifandraika amin'ny zava-mitranga refesina.
– \(\Delta t\) = fotoana refesin'ny mpandinika tsy mihetsika (fotoana ao amin'ny rafitra inertia).
– \(v\) = hafainganam-pandehan'ny zavatra mihetsika.
– \(c\) = ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ao anaty banga (\(3 \x 10^8\) metatra isan-tsegondra).
Mba handalinana ny fahatakarantsika ity foto-kevitra ity dia andeha hojerentsika ireto ohatra fanontaniana ireto sy ny fifanakalozan-kevitra momba azy ireo.
Ohatra Fanontaniana 1: Fanitarana ny fotoana amin'ny sambon-danitra
Fanontaniana:
Mihetsika amin'ny 0.8c (80% amin'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana) raha oharina amin'ny Tany ny sambon-danitra iray. Hafiriana no ahafahan'ny mpanamory sambon-danitra ao anatin'ilay sambon-danitra miaina adiny 1 amin'ny fotoana eto an-tany?
Dinika:
Fantatra:
– \(v = 0.8c\)
– \(\Delta t = 1\) ora (fotoana eto an-tany)
Mba hahitana ny \(\Delta t'\) (ny fotoana iainan'ny mpanamory sambon-danitra ao anaty sambon-danitra), dia mampiasa ny raikipohy fanitarana ny fotoana isika:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Soloy ireo soatoavina fantatra:
\[ \Delta t' = \frac{1 \text{ ora}}{\sqrt{1 – (0.8)^2}} \]
\[ \Delta t' = \frac{1 \text{ ora}}{\sqrt{1 – 0.64}} \]
\[ \Delta t' = \frac{1 \text{ ora}}{\sqrt{0.36}} \]
\[ \Delta t' = \frac{1 \text{ ora}}{0.6} \]
\[ \Delta t' = \frac{1 \text{ ora}}{0.6} \approx 1.67 \text{ ora} \]
Noho izany, ny fotoana ilain'ny mpanamory sambon-danitra ao anaty sambon-danitra mba hiainana 1 ora amin'ny fotoana eto an-tany dia eo amin'ny 1.67 ora eo ho eo.
Ohatra Fanontaniana 2: Ny fiantraikan'ny hafainganam-pandeha amin'ny fanitarana ny fotoana
Fanontaniana:
Raha 2 taona ny fotoana refesin'ny mpandinika iray eto an-tany (fotoana ao amin'ny rafitra inertia), ary mihetsika amin'ny 90%-n'ny hafainganam-pandehan'ny hazavana ny sambon-danitra iray, inona ny fotoana refesin'ny mpandeha iray ao amin'ilay sambon-danitra?
Dinika:
Fantatra:
– \(v = 0.9c\)
– \(\Delta t = 2\) taona
Mba hahitana ny \(\Delta t'\) (ny fotoana niainan'ny mpandeha tao anaty fiaramanidina), dia mampiasa ny raikipohy fanitarana ny fotoana isika:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Soloy ireo soatoavina fantatra:
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ taona}}{\sqrt{1 – (0.9)^2}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ taona}}{\sqrt{1 – 0.81}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ taona}}{\sqrt{0.19}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ taona}}{0.4359} \]
\[ \Delta t' \eo ho eo amin'ny 4.59 \text{ taona} \]
Noho izany, eo amin'ny 4.59 taona eo ho eo ny fotoana refesin'ireo mpandeha ao amin'ilay sambon-danitra.
Ohatra Fanontaniana 3: Fotoana hiainana ny fanaintainana lava
Fanontaniana:
Mihetsika amin'ny hafainganam-pandeha 0.6c ny poti iray raha oharina amin'ny laboratoara. Mandrefy ny antsasaky ny androm-piainan'ny poti ho 2 mikrosegondra ny mpandinika iray ao amin'ny laboratoara. Firy ny antsasaky ny androm-piainan'ny rafitra poti voarefy?
Dinika:
Fantatra:
– \(v = 0.6c\)
– \(\Delta t = 2\) mikrosegondra
Mba hahitana ny \(\Delta t'\), ampiasao ny raikipohy:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Soloy ireo soatoavina fantatra:
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ mikrosegondra}}{\sqrt{1 – (0.6)^2}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ mikrosegondra}}{\sqrt{1 – 0.36}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ mikrosegondra}}{\sqrt{0.64}} \]
\[ \Delta t' = \frac{2 \text{ mikrosegondra}}{0.8} \]
\[ \Delta t' = 2.5 \text{ mikrosegondra} \]
Noho izany, ny antsasaky ny androm-piainan'ny rafitry ny poti-javatra dia 2.5 mikrosegondra.
Famakafakana sy famaranana
Avy amin'ireo ohatra etsy ambony ireo, dia hitantsika ny fomba ilalaovan'ny fanitarana ny fotoana anjara toerana lehibe amin'ny fahatakarana fa tsy zavatra tsy miovaova tanteraka ny fotoana. Ireo mpandinika amin'ny toetry ny tsy fiovaovana samihafa dia mety manana fandrefesana fotoana samihafa ho an'ny hetsika iray ihany.
Ny fahatakarana lalindalina kokoa ny fanitarana ny fotoana dia manokatra varavarana ho amin'ny fanavaozana ara-teknolojia maro, anisan'izany ny sehatry ny zanabolana GPS, izay mitaky fanitsiana relativistika mba hiasa tsara. Ankoatra izany, ity foto-kevitra ity dia manasa ny saintsika hahatakatra izao rehetra izao sy ny zava-misy amin'ny fomba fijery manankarena kokoa sy sarotra kokoa.
Noho izany, ny fanitarana ny fotoana dia tsy hevitra ara-teoria fotsiny ihany fa manana fampiharana azo ampiharina amin'ny fampandrosoana ny teknolojia sy ny fahalalana siantifika momba izao rehetra izao manodidina antsika ihany koa. Ny fahatakarana ireo fitsipika ireo dia dingana lehibe amin'ny diantsika mankany amin'ny fifehezana ny teknolojia ho avy sy ny famaliana ireo fanontaniana fototra momba ny toetran'ny habaka sy ny fotoana.
