ספּעציעלע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט – פּראָבלעמען און לייזונגען
1. אַן אָביעקט וועמענס לענג איז 60 מעטער באַוועגט זיך מיט אַ גיכקייט פון 0.6 c (c = די גיכקייט פון ליכט). לויט אַ סטאַציאָנערן באַאָבאַכטער, וואָס איז די לענג פון דעם אָביעקט?
באַקאַנט:
די ריכטיגע לענג (L o ) = 60 מעטער
די גיכקייט פונעם אביעקט (v) = 0.6 c
געוואָלט: די לענג קאָנטראַקציע (L)
c = די גיכקייַט פון ליכט
Lo = די ריכטיגע לענג
ל = די לענג קאָנטראַקציע
די לענג קאָנטראַקציע (L):
2. אַ געשעעניש באמערקט by אַ סטאַציאָנערע באַאָבאַכטער פֿאַר 12 סעקונדעס. וואָס איז דער צייט אינטערוואַל פון דער געשעעניש, לויט אַן אָבסערוואַטאָר ווער באַוועגט זיך מיט אַ גיכקייט פון 0.8 צעלזיוס (c = די שנעלקייט פון ליכט).
באַקאַנט:
דער צייט אינטערוואַל פון דעם געשעעניש לויט אַ סטאַציאָנערן אָבסערוואַטאָר (ts) = 12 סעקונדעס
די גיכקייט פון באַאָבאַכטער (v) = 0.8 c
געוואלט: דער צייט אינטערוואַל פון דעם געשעעניש לויט אַן oבאַאָבסערווער וואָס באַוועגט זיך מיט אַ גיכקייט פון 0.8 גראַד צעלזיוס (tm)
לייזונג:
די גלייכונג פון דער צייט-פארלענגערונג:
ts = דער צייט אינטערוואַל לויט אַ סטאַציאָנערן אָבסערוואַטאָר
tm = דער צייט אינטערוואַל לויט אַ באַוועגלעכן אָבסערוואַטאָר
דער צייט אינטערוואַל לויט אַ באַוועגלעכן באַאָבאַכטער (tm):
20 קאָנצעפּטואַלע פֿראַגעס און ענטפֿערס פֿאַרבונדן מיט דער ספּעציעלער טעאָריע פֿון רעלאַטיוויטעט:
1. פראגע: וואָס גרונטלעכע פּאָסטולאַטן ליגן אונטער דער ספּעציעלער טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט?
ענטפער: די צוויי פּאָסטולאַטן זענען: (1) די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע אין אַלע אינערציעלע רעפֿערענץ ראַמען, און (2) די גיכקייט פון ליכט אין אַ וואַקוום איז קאָנסטאַנט און אומאָפּהענגיק פון דער באַוועגונג פון דער מקור אָדער דעם באַאָבאַכטער.
2. פראגע: ווי אזוי פאסירט צייט-אויסברייטערונג לויט דער ספעציעלער טעאריע פון רעלאטיוויטעט?
ענטפער: צייט דילאַציע באַציט זיך צו דעם דערשיינונג וואו צייט שיינט צו גיין שטייטער פֿאַר אַן אָבסערוואַטאָר אין באַוועגונג קאַמפּערד צו איינעם אין רו, געגעבן דורך די באַציִונג Δt' = Δt/√(1 – v²/c²), וואו v איז די רעלאַטיווע גיכקייט און c איז די גיכקייט פון ליכט.
3. פראגע: וואָס איז לענג קאָנטראַקציע?
ענטפער: לענג קאנטראקציע פֿאָרשלאָגט אַז אַן אָביעקט דערשיינט קירצער אין זײַן ריכטונג פֿון באַוועגונג פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿון אַ סטאַטיאָנערן באַאָבאַכטער, קאַמפּערד צו זײַן ריכטיקער לענג ווען ער איז אין רו.
4. פראגע: ווי אזוי ווירקט די ספעציעלע טעאריע פון רעלאטיוויטעט אויף דעם באגריף פון גלייכצייטיגקייט?
ענטפער: געשעענישן וואָס דערשייַנען גלײַכצײַטיק פֿאַר איין באַאָבאַכטער זענען מעגלעך נישט גלײַכצײַטיק פֿאַר אַן אַנדער באַאָבאַכטער וואָס באַוועגט זיך מיט אַן אַנדער גיכקייט. אַזוי, גלײַכצײַטיקײַט איז רעלאַטיוו.
5. פראגע: וואָס מיינט מען מיטן טערמין "רעלאַטיוויסטישע מאַסע"?
ענטפער: רעלאַטיוויסטישע מאַסע באַציט זיך צו דער פאַרגרעסערונג אין דער עפעקטיווער מאַסע פון אַן אָביעקט ווען זיין גיכקייט דערנענטערט זיך צו דער גיכקייט פון ליכט. עס ווערט געגעבן דורך m = m₀/√(1 – v²/c²), וואו m₀ איז די רו-מאַסע.
6. פראגע: ווי אזוי פארבינדט די ספעציעלע טעאריע פון רעלאטיוויטעט ענערגיע און מאסע?
ענטפער: די באַציִונג ווערט געגעבן דורך E = mc², וואָס ווײַזט אָן אַז ענערגיע (E) און מאַסע (m) זענען עקוויוואַלענט און קענען ווערן פארוואנדלט איינס אין דעם אַנדערן.
7. פראגע: וואָס איז די באַדייטונג פון דער גיכקייט פון ליכט (c) אין דער טעאָריע?
ענטפער: אין דער ספּעציעלער טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט, איז די גיכקייט פון ליכט די מאַקסימום גיכקייט מיט וועלכער אינפֿאָרמאַציע אָדער מאַטעריע קען אַרומפאָרן, און עס בלייבט קאָנסטאַנט אין אַלע אינערציאַלע ראַמען.
8. פראגע: פארוואס איז עס אוממעגלעך פאר אביעקטן מיט מאסע צו דערגרייכן אדער איבערשטייגן די שנעלקייט פון ליכט?
ענטפער: ווי אַן אָביעקט'ס גיכקייט דערנענטערט זיך צו דער גיכקייט פון ליכט, וואַקסט זײַן רעלאַטיוויסטישע מאַסע, וואָס דאַרף אומענדלעכע ענערגיע צו אים פאַרגיכערן צו דער גיכקייט פון ליכט אַליין.
9. פראגע: ווי אזוי ארבעט גיכקייט צוגאב אין ספעציעלער רעלאטיוויטעט?
ענטפער: אנדערש ווי קלאסישע מעכאניק, לייגן זיך נישט שנעלקייטן צוזאם גלייך. אויב u איז די שנעלקייט פון איין אביעקט ווי באמערקט אין א ראם וואס באוועגט זיך מיט שנעלקייט v, דעמאלט איז זיין שנעלקייט לויט א סטאציאנערן באאבאכטער u' = (u + v) / (1 + uv/c²).
10. פראגע: וואָס איז די לאָרענץ טראַנספאָרמאַציע?
ענטפער: לאָרענץ טראַנספאָרמאַציעס זענען מאַטעמאַטישע פֿאָרמולעס וואָס פֿאַרבינדן די פּלאַץ און צייט קאָאָרדינאַטן פֿון אַ געשעעניש אין איין אינערציעלן ראַם צו יענע אין אַן אַנדערן וואָס באַוועגט זיך מיט אַ קאָנסטאַנטער גיכקייט אין באַצוג צו דעם ערשטן.
11. פראגע: ווי אזוי ווירקט ספעציעלע רעלאטיוויטעט אויף די קאנסערוואציע פון מאמענטום?
ענטפער: מאָמענטום בלייבט קאנסערווירט, אבער די דעפיניציע פון מאָמענטום ווערט רעלאַטיוויסטיש, אריינגערעכנט דעם פאַקטאָר פון דער פארגרעסערטער רעלאַטיוויסטישער מאַסע: p = mv/√(1 – v²/c²).
12. פראגע: איז די ספּעציעלע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט קאָמפּאַטיבל מיט ניוטאָנישער מעכאַניק?
ענטפער: יא, פאר גיכקייטן פיל קלענער ווי די גיכקייט פון ליכט, קומען די פאראויסזאגונגען פון ספעציעלע רעלאטיוויטעט צו די פון ניוטאנישער מעכאניק.
13. פראגע: וואָס איז די ווירקונג פון צייט דיליישאַן אויף אַלטערן?
ענטפער: אַ מענטש וואָס פֿאָרט מיט אַ רעלאַטיוויסטישער גיכקייט וואָלט עלטער געוואָרן שטייטער ווי איינער וואָס איז געבליבן סטאַציאָנער. דאָס איז דער "צווילינג פּאַראַדאָקס", וואו איין צווילינג פֿאָרט מיט אַ כּמעט-ליכט גיכקייט און קערט זיך צוריק ייִנגער ווי דער צווילינג וואָס איז געבליבן הינטער.
14. פראגע: ווי אזוי דעפינירט ספעציעלע רעלאטיוויטעט איבער ענערגיע?
ענטפער: גאַנץ ענערגיע איז די סומע פון אַן אָביעקט'ס רו-ענערגיע (mc²) און זיין קינעטישע ענערגיע. אפילו אין רו, האט אַן אָביעקט ענערגיע דורך זיין מאַסע.
15. פראגע: קען עפּעס אַרומפאָרן שנעלער ווי ליכט לויט ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט?
ענטפער: ניין, די שנעלקייט פון ליכט איז די אוניווערסאלע שנעלקייט לימיט. טאכיאנען, היפאטעטישע טיילכלעך וואס פארן שנעלער ווי ליכט, זענען נישט קאנסיסטענט מיט דער טעאריע.
16. פראגע: ווי ווערט מאַסע אַפעקטירט ביי רעלאַטיוויסטישע גיכקייטן?
ענטפער: ווי די שנעלקייט פון אן אביעקט נענטערט זיך צו דער שנעלקייט פון ליכט, וואקסט זיין רעלאטיוויסטישע מאסע אן קיין גרעניץ, וואס פארלאנגט מער און מער ענערגיע פאר ווייטערדיגע פארשנעלערן.
17. פראגע: וואָס ראָלע שפּילט דער פּרינציפּ פֿון קאַוזאַליטעט אין ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט?
ענטפער: דער פּרינציפּ פֿון קאַוזאַליטעט, וואו סיבה גייט פֿאַר ווירקונג, בלייבט באַוואָרנט אין ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט, וואָס איז פאַרוואָס די ליכט-גיך-לימיט איז קריטיש.
18. פראגע: וואָס איז צייט-רוים?
ענטפער: צייט-רוים פארבינדט די דריי דימענסיעס פון רוים מיט דער פערטער דימענסיע פון צייט אין א פיר-דימענסיאנאלן קאנטינעום, וואס איז וויכטיג פארן ראם פון רעלאטיוויטעט.
19. פראגע: ווי אזוי זעט ספעציעלע רעלאטיוויטעט טעאריע אבסאלוטן פלאץ און צייט?
ענטפער: ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט לייקנט די עקזיסטענץ פון אַבסאָלוטן פּלאַץ און צייט. ביידע זענען רעלאַטיוו און קענען זיך ענדערן לויט דעם צושטאַנד פון באַוועגונג.
20. פראגע: וואָס איז אַן "אינערציאַלע רעפֿערענץ־ראַם"?
ענטפער: אן אינערציאלער רעפערענץ-ראם איז איינער אין וועלכן אביעקטן בלייבן אין רו אדער באוועגן זיך מיט א קאנסטאנטער שנעלקייט סיידן זיי ווערן באהאנדלט דורך אן עקסטערנער קראפט. דאס איז א ראם וואו ניוטאנ'ס ערשטער געזעץ פון באוועגונג האלט זיך.
די ספּעציעלע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט, איינגעפירט דורך אַלבערט איינשטיין, האָט טראַנספאָרמירט אונדזער פארשטאנד פון פּלאַץ, צייט, ענערגיע און מאַטעריע. אירע אימפּליקאַציעס ציען זיך צו פילע געביטן פון מאָדערנער פיזיק און זענען עקספּערימענטאַל וועריפיצירט געוואָרן.
