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 שנעלקייט פון ליכט
L o = די ריכטיקע לענג
L = די לענג קאָנטראַקציע
די לענג קאָנטראַקציע (L):
2. א געשעעניש באמערקט דורך א סטאציאנערער באאבאכטער פאר 12 סעקונדעס. וואס איז דער צייט אינטערוואל פון דעם געשעעניש, לויט אן באאבאכטער וואס באוועגט זיך מיט א שנעלקייט פון 0.8 צעלזיוס (צעלזיוס = די שנעלקייט פון ליכט).
באַקאַנט:
דער צייט אינטערוואַל פון דעם געשעעניש לויט אַ סטאַציאָנערן אָבסערוואַטאָר (t s ) = 12 סעקונדעס
די גיכקייט פון באַאָבאַכטער (v) = 0.8 c
געוואָלט: דער צייט אינטערוואַל פון דעם געשעעניש לויט אַן אָבסערוואַטאָר וואָס באַוועגט זיך מיט אַ גיכקייט פון 0.8 ס״מ ( ט״מ )
לייזונג:
די גלייכונג פון דער צייט-פארלענגערונג:
t s = דער צייט אינטערוואַל לויט אַ סטאַציאָנערן אָבסערוואַטאָר
ט מ = דער צייט־אינטערוואַל לויט אַ באַוועגלעכן באַאָבאַכטער
דער צייט אינטערוואַל לויט אַ באַוועגלעכן באַאָבאַכטער (t m ):
20 קאָנצעפּטואַלע פֿראַגעס און ענטפֿערס פֿאַרבונדן מיט דער ספּעציעלער טעאָריע פֿון רעלאַטיוויטעט:
1. פראגע: וועלכע פונדאַמענטאַלע פּאָסטולאַטן ליגן אונטער דער ספּעציעלער טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט?
ענטפער: די צוויי פּאָסטולאַטן זענען: (1) די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע אין אַלע אינערציעלע רעפערענץ ראַמען, און (2) די גיכקייט פון ליכט אין אַ וואַקוום איז קאָנסטאַנט און אומאָפּהענגיק פון דער באַוועגונג פון דער מקור אָדער דעם אָבסערוואַטאָר.
2. פראגע: ווי אזוי פאסירט צייט-אויסברייטערונג לויט דער ספעציעלער טעאריע פון רעלאטיוויטעט?
ענטפער: צייט דיליישאַן באציט זיך צו דעם פענאמען וואו צייט שיינט צו גיין שטייטער פאר אן אבזערוואטאר אין באוועגונג קאמפערד צו איינעם אין רו, געגעבן דורך די באציאונג Δt' = Δt/√(1 – v²/c²), וואו v איז די רעלאטיווע שנעלקייט און c איז די שנעלקייט פון ליכט.
3. פראגע: וואס איז די לענג פון א קאנטראקציע?
ענטפער: לענג קאנטראקציע באדייט אז אן אביעקט דערשיינט קירצער אין זיין ריכטונג פון באוועגונג פון די פערספעקטיוו פון א סטאנציאנערן באאבאכטער, קאמפערד צו זיין ריכטיגע לענג ווען עס 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: וואס מיינט מען מיטן טערמין "רעלאטיוויסטישע מאסע"?
ענטפער: רעלאטיוויסטישע מאַסע באַציט זיך צו דער פאַרגרעסערונג אין דער עפעקטיווער מאַסע פון אַן אָביעקט ווען זיין גיכקייט דערנענטערט זיך צו דער גיכקייט פון ליכט. דאָס 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: וואס איז די באדייטונג פון די שנעלקייט פון ליכט (c) אין דער טעאריע?
ענטפער: אין דער ספעציעלער טעאריע פון רעלאטיוויטעט, איז די שנעלקייט פון ליכט די מאקסימום שנעלקייט מיט וועלכער אינפארמאציע אדער מאטעריע קען פארן, און עס בלייבט קאנסטאנט אין אלע אינערציאלע ראמען.
8. פראגע: פארוואס איז עס אוממעגלעך פאר אביעקטן מיט מאסע צו דערגרייכן אדער איבערשטייגן די שנעלקייט פון ליכט?
ענטפער: ווי אן אביעקט'ס שנעלקייט נענטערט זיך צו דער שנעלקייט פון ליכט, וואקסט זיין רעלאטיוויסטישע מאסע, וואס פארלאנגט אומענדלעכע ענערגיע צו עס פארשנעלערן צו דער שנעלקייט פון ליכט אליין.
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: וואס איז די לארענץ טראנספארמאציע?
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 ספעציעלע טעאריע פון רעלאטיוויטעט קאמפאטיבל מיט ניוטאנישער מעכאניק?
ענטפער: יא, פאר גיכקייטן פיל קלענער ווי די גיכקייט פון ליכט, קומען די פאראויסזאגונגען פון ספעציעלע רעלאטיוויטעט צו די פון ניוטאנישער מעכאניק.
13. פראגע: וואס איז די ווירקונג פון צייט-פארלענגערונג אויף אלטערן?
ענטפער: א מענטש וואס פארט מיט א רעלאטיוויסטישער שנעלקייט וואלט עלטער געווארן שטייטער ווי איינער וואס איז געבליבן שטיין. דאס איז דער "צווילינג פאראדאקס" וואו איין צווילינג פארט מיט א כמעט-ליכט שנעלקייט און קומט צוריק יינגער ווי דער צווילינג וואס איז געבליבן.
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 באַאיינפלוסט ביי רעלאַטיוויסטישע גיכקייטן?
ענטפער: ווי אן אביעקט'ס שנעלקייט נענטערט זיך צו דער שנעלקייט פון ליכט, וואקסט זיין רעלאטיוויסטישע מאסע אן קיין גרעניץ, וואס פארלאנגט מער און מער ענערגיע פאר ווייטערדיגע פארגיכערונג.
17. פראגע: וואספארא ראלע שפילט דער פרינציפ פון קאוזאליטעט אין ספעציעלער רעלאטיוויטעט?
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: וואס 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: ספעציעלע רעלאטיוויטעט לייקנט די עקזיסטענץ פון אבסאלוטן פלאץ און צייט. ביידע זענען רעלאטיוו און קענען זיך ענדערן לויט איינעמס באוועגונגס צושטאנד.
20. פראגע: וואס איז אן "אינערציעלע רעפערענץ ראם"?
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.
