විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ න්යාය - ගැටළු සහ විසඳුම්
1. මීටර් 60 ක් දිග වස්තුවක් 0.6 c (c = ආලෝකයේ වේගය) වේගයෙන් ගමන් කරයි . නිශ්චල නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව, වස්තුවේ දිග කොපමණද?
දන්නා:
නිසි දිග (L o ) = මීටර් 60
වස්තුවේ වේගය (v) = 0.6 c
අවශ්යයි: දිග හැකිලීම (L)
c = ආලෝකයේ වේගය
L o = නිසි දිග
L = දිග හැකිලීම
දිග හැකිලීම (L):
2. තත්පර 12ක් ස්ථාවර නිරීක්ෂකයෙකු විසින් නිරීක්ෂණය කරන ලද සිදුවීමක් . 0.8 c (c = ආලෝකයේ වේගය) වේගයෙන් චලනය වන නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව , සිදුවීමේ කාල පරතරය කුමක්ද?
දන්නා:
ස්ථාවර නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව සිදුවීමේ කාල පරතරය (ts ) = තත්පර 12 කි.
නිරීක්ෂකයාගේ වේගය (v) = 0.8 c
අවශ්යයි: 0.8 c (tm ) වේගයෙන් චලනය වන o bserver එකකට අනුව සිදුවීමේ කාල පරතරය
විසඳුම:
කාල විස්තාරණ සමීකරණය:
t s = ස්ථාවර නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව කාල පරතරය
t m = චලනය වන නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව කාල පරතරය
චලනය වන නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව කාල පරතරය (t m ) :
විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයට අදාළ සංකල්පීය ප්රශ්න 20ක් සහ පිළිතුරු:
1. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ න්යායට යටින් පවතින මූලික උපකල්පන මොනවාද?
පිළිතුර: උපකල්පන දෙක නම්: (1) භෞතික විද්යාවේ නියමයන් සියලු අවස්ථිති සමුද්දේශ රාමු වල සමාන වන අතර (2) රික්තයක් තුළ ආලෝකයේ වේගය නියත වන අතර ප්රභවයේ හෝ නිරීක්ෂකයාගේ චලිතයෙන් ස්වාධීන වේ.
2. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයට අනුව කාල ප්රසාරණය සිදුවන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: කාල ප්රසාරණය යනු චලිතයේ නිරීක්ෂකයෙකුට නිශ්චලතාවයේ සිටින නිරීක්ෂකයෙකුට සාපේක්ෂව කාලය සෙමින් චලනය වන බව පෙනෙන සංසිද්ධියයි, එය Δt' = Δt/√(1 – v²/c²) සම්බන්ධතාවයෙන් ලබා දී ඇත, මෙහි v යනු සාපේක්ෂ ප්රවේගය වන අතර c යනු ආලෝකයේ වේගයයි.
3. ප්රශ්නය: හැකිලීමේ දිග කුමක්ද?
පිළිතුර: දිග හැකිලීමෙන් ඇඟවෙන්නේ නිශ්චල නිරීක්ෂකයෙකුගේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන් බලන කල, වස්තුවක් නිශ්චලව සිටින විට එහි නියම දිගට සාපේක්ෂව එහි චලනයේ දිශාවට කෙටි ලෙස පෙනෙන බවයි.
4. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය එකවර සංකල්පයට බලපාන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: එක් නිරීක්ෂකයෙකුට එකවර පෙනෙන සිදුවීම්, වෙනස් ප්රවේගයකින් චලනය වන තවත් නිරීක්ෂකයෙකුට එකවර සිදු නොවිය හැක. එබැවින්, එකවර සිදුවීම සාපේක්ෂ වේ.
5. ප්රශ්නය: "සාපේක්ෂතාවාදී ස්කන්ධය" යන යෙදුමෙන් අදහස් කරන්නේ කුමක්ද?
පිළිතුර: සාපේක්ෂතාවාදී ස්කන්ධය යනු වස්තුවක වේගය ආලෝකයේ වේගයට ළඟා වන විට එහි ඵලදායී ස්කන්ධයේ වැඩිවීමයි. එය m = m₀/√(1 – v²/c²) මගින් දෙනු ලැබේ, මෙහි m₀ යනු නිශ්චල ස්කන්ධයයි.
6. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ න්යාය ශක්තිය සහ ස්කන්ධය අතර සම්බන්ධය දක්වන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: සම්බන්ධතාවය E = mc² මගින් ලබා දී ඇති අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ශක්තිය (E) සහ ස්කන්ධය (m) සමාන වන අතර ඒවා එකිනෙකට පරිවර්තනය කළ හැකි බවයි.
7. ප්රශ්නය: න්යායේ ආලෝකයේ වේගය (c) හි වැදගත්කම කුමක්ද?
පිළිතුර: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ න්යායට අනුව, ආලෝකයේ වේගය යනු තොරතුරු හෝ පදාර්ථය ගමන් කළ හැකි උපරිම වේගය වන අතර, එය සියලු අවස්ථිති රාමු තුළ නියතව පවතී.
8. ප්රශ්නය: ස්කන්ධයක් ඇති වස්තූන්ට ආලෝකයේ වේගයට ළඟා වීමට හෝ ඉක්මවා යාමට නොහැකි වන්නේ ඇයි?
පිළිතුර: වස්තුවක වේගය ආලෝකයේ වේගයට ළඟා වන විට, එහි සාපේක්ෂතාවාදී ස්කන්ධය වැඩි වන අතර, එය ආලෝකයේ වේගයට වේගවත් කිරීමට අනන්ත ශක්තියක් අවශ්ය වේ.
9. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ දී ප්රවේග එකතු කිරීම ක්රියා කරන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: සම්භාව්ය යාන්ත්ර විද්යාව මෙන් නොව, ප්රවේග සෘජුවම එකතු නොවේ. u යනු v වේගයකින් චලනය වන රාමුවක නිරීක්ෂණය කරන ලද එක් වස්තුවක වේගය නම්, නිශ්චල නිරීක්ෂකයෙකුට අනුව එහි වේගය u' = (u + v) / (1 + uv/c²) වේ.
10. ප්රශ්නය: ලොරෙන්ට්ස් පරිවර්තනය යනු කුමක්ද?
පිළිතුර: ලොරෙන්ට්ස් පරිවර්තන යනු එක් අවස්ථිති රාමුවක සිදුවීමක අවකාශ හා කාල ඛණ්ඩාංක, පළමු එකට සාපේක්ෂව නියත ප්රවේගයකින් චලනය වන තවත් සිදුවීමක ඒවාට සම්බන්ධ කරන ගණිතමය සූත්ර වේ.
11. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය ගම්යතා සංරක්ෂණය කෙරෙහි බලපාන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: ගම්යතාවය සංරක්ෂණය කර ඇත, නමුත් ගම්යතාවයේ අර්ථ දැක්වීම සාපේක්ෂතාවාදී බවට පත්වේ, එයට වැඩි වූ සාපේක්ෂතාවාදී ස්කන්ධයේ සාධකය ද ඇතුළත් වේ: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය නිව්ටෝනියානු යාන්ත්ර විද්යාව සමඟ අනුකූලද?
පිළිතුර: ඔව්, ආලෝකයේ වේගයට වඩා බෙහෙවින් කුඩා ප්රවේග සඳහා, විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ පුරෝකථනයන් නිව්ටෝනියානු යාන්ත්ර විද්යාවේ පුරෝකථනයන්ට අභිසාරී වේ.
13. ප්රශ්නය: වයසට යාම කෙරෙහි කාල ප්රසාරණයේ බලපෑම කුමක්ද?
පිළිතුර: සාපේක්ෂතාවාදී වේගයකින් ගමන් කරන පුද්ගලයෙකු නිශ්චලව සිටින කෙනෙකුට වඩා සෙමින් වයසට යනු ඇත. මෙය "නිවුන් විරුද්ධාභාසය" වන අතර එහිදී එක් නිවුන් දරුවෙකු ආලෝකයට ආසන්න වේගයකින් ගමන් කර පිටුපසින් සිටින නිවුන් දරුවාට වඩා අඩු වයසින් නැවත පැමිණේ.
14. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය ශක්තිය නැවත අර්ථ දක්වන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: මුළු ශක්තිය යනු වස්තුවක නිශ්චල ශක්තියේ (mc²) සහ එහි චාලක ශක්තියේ එකතුවයි. නිශ්චලතාවයේදී පවා, වස්තුවකට එහි ස්කන්ධය නිසා ශක්තිය ඇත.
15. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයට අනුව ආලෝකයට වඩා වේගයෙන් ගමන් කළ හැකිද?
පිළිතුර: නැහැ, ආලෝකයේ වේගය විශ්වීය වේග සීමාවයි. ආලෝකයට වඩා වේගයෙන් ගමන් කරන උපකල්පිත අංශු වන ටැචියෝන්, න්යායට අනුකූල නොවේ.
16. ප්රශ්නය: සාපේක්ෂතාවාදී වේගයන්හි දී ස්කන්ධයට බලපාන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: වස්තුවක වේගය ආලෝකයේ වේගයට ළඟා වන විට, එහි සාපේක්ෂතාවාදී ස්කන්ධය බැඳීමකින් තොරව වැඩි වන අතර, තවදුරටත් ත්වරණය සඳහා වැඩි වැඩියෙන් ශක්තිය අවශ්ය වේ.
17. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ දී හේතුඵල මූලධර්මය ඉටු කරන කාර්යභාරය කුමක්ද?
පිළිතුර: හේතුව ඵලයට පෙර පවතින හේතුඵල මූලධර්මය, විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ දී ආරක්ෂා වී ඇති අතර, ආලෝකයේ වේග සීමාව ඉතා වැදගත් වන්නේ එබැවිනි.
18. ප්රශ්නය: අවකාශ කාලය යනු කුමක්ද?
පිළිතුර: අවකාශ කාලය, අවකාශයේ ත්රිමාන කාලය සමඟ සිව්වන මානය වන සිව්-මාන අඛණ්ඩතාවයකට ඒකාබද්ධ කරයි, එය සාපේක්ෂතාවාදයේ රාමුවට අත්යවශ්ය වේ.
19. ප්රශ්නය: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය නිරපේක්ෂ අවකාශය සහ කාලය දෙස බලන්නේ කෙසේද?
පිළිතුර: විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය නිරපේක්ෂ අවකාශයේ සහ කාලයේ පැවැත්ම ප්රතික්ෂේප කරයි. දෙකම සාපේක්ෂ වන අතර කෙනෙකුගේ චලිත තත්ත්වය අනුව වෙනස් විය හැකිය.
20. ප්රශ්නය: “අවස්ථිති සමුද්දේශ රාමුවක්” යනු කුමක්ද?
පිළිතුර: අවස්ථිති සමුද්දේශ රාමුවක් යනු බාහිර බලයක් මගින් ක්රියා නොකරන්නේ නම් වස්තූන් නිශ්චලව පවතින හෝ නියත ප්රවේගයකින් චලනය වන එකකි. එය නිව්ටන්ගේ පළමු චලිත නියමය පවතින රාමුවකි.
ඇල්බට් අයින්ස්ටයින් විසින් හඳුන්වා දෙන ලද විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය පිළිබඳ න්යාය, අවකාශය, කාලය, ශක්තිය සහ පදාර්ථය පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය පරිවර්තනය කළේය. එහි ඇඟවුම් නූතන භෞතික විද්යාවේ බොහෝ ක්ෂේත්ර දක්වා විහිදෙන අතර පර්යේෂණාත්මකව සත්යාපනය කර ඇත.
