Назарияи махсуси нисбият - масъалаҳо ва роҳҳои ҳал
1. Ҷисме, ки дарозии он 60 м аст, бо суръати 0.6 с ҳаракат мекунад (с = суръати рӯшноӣ). Мувофиқи гуфтаи як нозири статсионарӣ, дарозии он чанд аст?
Маълум:
Дарозии дуруст (L o ) = 60 метр
Суръати объект (v) = 0.6 c
Мехоҳед: Ихтисори дарозӣ (L)
c = суръати рӯшноӣ
L o = дарозии дуруст
L = кӯтоҳшавии дарозӣ
Ихтисори дарозӣ (L):
2. Ҳодисае, ки аз ҷониби нозири статсионарӣ ба муддати 12 сония мушоҳида шудааст. Мувофиқи маълумоти нозире , ки бо суръати 0.8 с ҳаракат мекунад (с = суръати рӯшноӣ), фосилаи вақти ин ҳодиса чанд аст.
Маълум:
Фосилаи вақти ҳодиса мувофиқи мушоҳидакунандаи статсионарӣ (t s ) = 12 сония
Суръати мушоҳидакунанда (v) = 0.8 c
Дархостшаванда: Фосилаи вақти ҳодиса мувофиқи мушоҳидакунандае, ки бо суръати 0.8 c (t m ) ҳаракат мекунад.
Ҳал:
Муодилаи васеъшавии вақт:
t s = фосилаи вақт мувофиқи мушоҳидаи статсионарӣ
t m = фосилаи вақт мувофиқи мушоҳидаи ҳаракаткунанда
Фосилаи вақт мувофиқи мушоҳидакунандаи ҳаракаткунанда (tm ) :
20 савол ва ҷавобҳои консептуалӣ марбут ба назарияи махсуси нисбият:
1. Савол: Кадом постулатҳои асосӣ асоси назарияи махсуси нисбият мебошанд?
Ҷавоб: Ду постулат инҳоянд: (1) Қонунҳои физика дар ҳама системаҳои инерсиалии истинод якхелаанд ва (2) Суръати рӯшноӣ дар вакуум доимӣ аст ва аз ҳаракати манбаъ ё мушоҳидакунанда вобаста нест.
2. Савол: Чӣ тавр васеъшавии вақт мувофиқи назарияи махсуси нисбият ба амал меояд?
Ҷавоб: Васеъшавии вақт ба падидае ишора мекунад, ки дар он вақт барои нозири ҳаракаткунанда нисбат ба нозири ором сусттар ҳаракат мекунад, ки бо муносибати Δt' = Δt/√(1 – v²/c²) дода мешавад, ки дар он v суръати нисбӣ ва c суръати рӯшноӣ аст.
3. Савол: Давомнокии кашишхӯрӣ чист?
Ҷавоб: Ихтисори дарозӣ нишон медиҳад, ки объект аз нигоҳи нозири статсионарӣ дар самти ҳаракаташ дар муқоиса бо дарозии воқеии он ҳангоми оромӣ кӯтоҳтар ба назар мерасад.
4. Савол: Назарияи махсуси нисбият ба мафҳуми ҳамзамон чӣ гуна таъсир мерасонад?
Ҷавоб: Ҳодисаҳое, ки барои як нозир ҳамзамон ба назар мерасанд, метавонанд барои нозири дигаре, ки бо суръати дигар ҳаракат мекунад, ҳамзамон набошанд. Ҳамин тариқ, ҳамзамонӣ нисбӣ аст.
5. Савол: Истилоҳи "массаи нисбиятӣ" чӣ маъно дорад?
Ҷавоб: Массаи нисбиятӣ афзоиши массаи муассири объектро ҳангоми наздик шудан ба суръати он ба суръати рӯшноӣ ифода мекунад. Он бо m = m₀/√(1 – v²/c²) дода мешавад, ки дар он m₀ массаи оромӣ аст.
6. Савол: Назарияи махсуси нисбият чӣ гуна энергия ва массаро бо ҳам алоқаманд мекунад?
Ҷавоб: Ин робита бо E = mc² дода мешавад, ки нишон медиҳад, ки энергия (E) ва масса (m) баробаранд ва метавонанд ба якдигар табдил ёбанд.
7. Савол: Аҳамияти суръати рӯшноӣ (c) дар назария чист?
Ҷавоб: Дар назарияи махсуси нисбият, суръати рӯшноӣ суръати максималии ҳаракати иттилоот ё материя аст ва он дар ҳама системаҳои инерсиалӣ доимӣ боқӣ мемонад.
8. Савол: Чаро расидан ё аз суръати рӯшноӣ зиёдтар будани ҷисмҳои дорои масса ғайриимкон аст?
Ҷавоб: Ҳангоме ки суръати объект ба суръати рӯшноӣ наздик мешавад, массаи нисбии он меафзояд ва барои суръат бахшидан ба суръати худи рӯшноӣ энергияи беохир лозим мешавад.
9. Савол: Ҷамъи суръат дар назарияи нисбии махсус чӣ гуна кор мекунад?
Ҷавоб: Бар хилофи механикаи классикӣ, суръатҳо мустақиман ҷамъ намешаванд. Агар u суръати як объект бошад, ки дар чаҳорчӯбае, ки бо суръати v ҳаракат мекунад, мушоҳида мешавад, пас суръати он мувофиқи мушоҳидакунандаи статсионарӣ u' = (u + v) / (1 + uv/c²) аст.
10. Савол: Табдилёбии Лорентс чист?
Ҷавоб: Табдилоти Лоренс формулаҳои математикӣ мебошанд, ки координатаҳои фазо ва вақтии рӯйдодро дар як системаи инерсиалӣ бо координатаҳои рӯйдоди дигар, ки нисбат ба системаи аввалӣ бо суръати доимӣ ҳаракат мекунанд, алоқаманд мекунанд.
11. Савол: Назарияи нисбии махсус чӣ гуна ба нигоҳдории импулс таъсир мерасонад?
Ҷавоб: Импулс нигоҳ дошта мешавад, аммо таърифи импулс нисбиятӣ мешавад, аз ҷумла омили афзоиши массаи нисбиятӣ: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. Савол: Оё назарияи махсуси нисбият бо механикаи Нютон мувофиқ аст?
Ҷавоб: Бале, барои суръатҳое, ки аз суръати рӯшноӣ хеле хурдтаранд, пешгӯиҳои назарияи нисбии махсус бо пешгӯиҳои механикаи Нютонӣ мувофиқат мекунанд.
13. Савол: Таъсири васеъшавии вақт ба пиршавӣ чист?
Ҷавоб: Шахсе, ки бо суръати нисбият сафар мекунад, нисбат ба шахсе, ки дар ҳолати ногувор қарор дошт, сусттар пир мешавад. Ин «парадокси дугоник» аст, ки дар он яке аз дугоникҳо бо суръати қариб рӯшноӣ сафар мекунад ва нисбат ба дугонике, ки дар қафо монда буд, ҷавонтар бармегардад.
14. Савол: Назарияи нисбии махсус чӣ гуна энергияро аз нав муайян мекунад?
Ҷавоб: Энергияи умумӣ ҷамъи энергияи оромии ҷисм (мк²) ва энергияи кинетикии он аст. Ҳатто дар ҳолати оромӣ, ҷисм аз рӯи массаи худ энергия дорад.
15. Савол: Мувофиқи назарияи нисбии махсус, оё чизе метавонад аз рӯшноӣ тезтар ҳаракат кунад?
Ҷавоб: Не, суръати рӯшноӣ ҳадди суръати универсалӣ аст. Тахионҳо, зарраҳои фарзиявӣ, ки нисбат ба рӯшноӣ тезтар ҳаракат мекунанд, бо ин назария мувофиқ нестанд.
16. Савол: Чӣ тавр масса дар суръати нисбият таъсир мерасонад?
Ҷавоб: Ҳангоме ки суръати объект ба суръати рӯшноӣ наздик мешавад, массаи нисбии он бе маҳдудият меафзояд ва барои шитобёбии минбаъда энергияи бештар ва бештарро талаб мекунад.
17. Савол: Принсипи сабабият дар назарияи нисбии махсус чӣ нақш дорад?
Ҷавоб: Принсипи сабабият, ки дар он сабаб пеш аз натиҷа аст, дар назарияи нисбии махсус нигоҳ дошта мешавад, аз ин рӯ маҳдудияти суръати рӯшноӣ муҳим аст.
18. Савол: Фазо-замонӣ чист?
Ҷавоб: Фазо-замонӣ се андозаи фазо ва андозаи чоруми вақтро ба як континууми чорченака муттаҳид мекунад, ки барои чаҳорчӯбаи нисбият муҳим аст.
19. Савол: Назарияи нисбии махсус фазо ва вақти мутлақро чӣ гуна мебинад?
Ҷавоб: Назарияи нисбии махсус мавҷудияти фазо ва вақти мутлақро инкор мекунад. Ҳарду нисбӣ ҳастанд ва вобаста ба ҳолати ҳаракати шахс метавонанд фарқ кунанд.
20. Савол: «Чорчӯбаи истиноди инерсиалӣ» чист?
Ҷавоб: Системаи истиноди инерсиалӣ чунин аст, ки дар он объектҳо ё дар ҳолати оромӣ мемонанд ё бо суръати доимӣ ҳаракат мекунанд, агар ягон қувваи беруна ба онҳо таъсир нарасонад. Ин системаест, ки дар он қонуни аввали ҳаракати Нютон иҷро мешавад.
Назарияи махсуси нисбият, ки аз ҷониби Алберт Эйнштейн муаррифӣ шудааст, фаҳмиши моро дар бораи фазо, вақт, энергия ва материя дигаргун сохт. Таъсири он ба бисёр соҳаҳои физикаи муосир паҳн шуда, аз ҷиҳати таҷрибавӣ тасдиқ шудааст.
