intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 5: Thuyết tương đối

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST
Báo xấu
2
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những nội dung chính trong chương này gồm có: Hai tiên đề Einstein; phép biến đổi Lorentz; tính tương đối của sự đồng thời, của khoảng thời gian, của khoảng cách không gian; khối lượng và động lượng tương đối tính; hệ thức Einstein và ứng dụng. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 5: Thuyết tương đối

  1. Chương 5 THUYẾT TƯƠNG ĐỐI (Sách VLĐC tập 1: Cơ nhiệt – Lương Duyên Bình) 5.1. Hai tiên đề Einstein 5.2. Phép biến đổi Lorentz 5.3. Tính tương đối của sự đồng thời, của khoảng thời gian, của khoảng cách không gian 5.4. Khối lượng và động lượng tương đối tính 5.5. Hệ thức Einstein và ứng dụng
  2. 5.1. Hai tiên đề Einstein Tiên đề 1 (Nguyên lý tương đối) Mọi định luật vật lý đều như nhau trong các hệ quy chiếu quán tính. Tiên đề 2 (Nguyên lý về tính bất biến của vận tốc ánh sáng) Vận tốc ánh sáng trong chân không đều bằng nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính. Nó có giá trị bằng c = 3.108m/s và là giá trị vận tốc cực đại trong tự nhiên. Vận tốc của ánh sáng không phụ thuộc vào vận tốc của người quan sát cũng như vận tốc của nguồn sáng.
  3. 5.2. Phép biến đổi Lorentz * Nhắc lại phép biến đổi Galileo (slide 3, slide 4) • Không gian và thời gian trong cơ học cổ điển  Xét hai hệ quy chiếu + Oxyz và một đồng hồ đo thời gian y t y’ t’ + O’x’y’z’ và một đồng hồ đo thời gian M Ԧ 𝑟 + Thời gian trôi đi như nhau trong các hệ quy chiếu khác nhau Ԧ’ 𝑟 Ԧ 𝑣 O O’  Thời gian có tính tuyệt đối, không phụ thuộc vào hệ quy x x’ chiếu z z’ + Không gian có tính tương đối. + Khoảng không gian có tính tuyệt đối, không phụ thuộc hệ quy chiếu
  4. 5.2. Phép biến đổi Lorentz * Phép biến đổi Galileo y t y’ M t’ • Xét + Hệ quy chiếu quán tính K + Hệ quy chiếu quán tính K’, có O’x’ trượt O O’ đều trên Ox với vận tốc 𝒗 so với K. 𝒗 x x’  Phép biến đổi Galileo: 𝑶𝑶′ = 𝝊. 𝒕 𝒙 = + 𝒗.𝒙′ 𝒕′ 𝒚 = 𝒚′ z z’ • Từ hệ K’ sang K 𝒛 = 𝒛′ 𝒕 = 𝒕′ 𝒙′ = 𝒙 − 𝒗. 𝒕 𝒚′ = 𝐲 • Từ hệ K sang K’ 𝒛′ = 𝒛 𝒕′ = 𝒕
  5. 5.2. Phép biến đổi Lorentz Phép biến đổi Lorentz y t y’ M t’ • Xét + Hệ quy chiếu quán tính K + Hệ quy chiếu quán tính K’ có O’x’ trượt đều trên O O’ Ox với vận tốc 𝑽 so với K, (Lúc đầu O và O’ trùng nhau). 𝑽 x x’  Phép biến đổi Lorentz: • Từ hệ K’ sang K z z’ V , t  2x , x  Vt , , c x ; y  y ; z  z ;t  , , V2 V2 1 2 1 2 c c
  6. 5.2. Phép biến đổi Lorentz Phép biến đổi Lorentz y t y’ M t’ • Từ hệ K sang K’ V O’ t 2 x O x  Vt c 𝑽 x x’ x  , ; y  y; z  z ; t  , , , 2 2 V V 1 2 1 2 z z’ c c 𝑽 • Nhận xét: Trường hợp V
  7. 5.3. Tính tương đối của sự đồng thời, của khoảng thời gian, của khoảng cách không gian Tính tương đối của sự đồng thời + Hai sự kiện xảy ra đồng thời ở hệ K (t1 = t2) có thể không đồng thời xảy ra ở hệ K’ (t’1  t’2). + Nếu t1 < t2 thì t’1 < t’2  Thứ tự nhân quả luôn đúng trong cả hệ K và K’. Khoảng thời gian có tính tương đối + Khoảng thời gian xảy ra cùng một quá trình: trong hệ K (đứng yên) là t = t2 – t1, trong hệ K’ (chuyển động đối với K) là t’ = t’2 – t’1.
  8. 5.3. Tính tương đối của sự đồng thời, của khoảng thời gian, của khoảng cách không gian Khoảng thời gian có tính tương đối Ta có: 2 V t  t , t  t 1  2 , c  Đồng hồ gắn trong hệ quy chiếu chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn trong hệ quy chiếu đứng yên.  Thời gian trôi đi trong các hệ quy chiếu quán tính khác nhau là khác nhau.
  9. 5.3. Tính tương đối của sự đồng thời, của khoảng thời gian, của khoảng cách không gian Không gian có tính tương đối. Khoảng không gian có tính tương đối, phụ thuộc hệ quy chiếu Độ dài (dọc theo phương chuyển động) của một thanh trong hệ trong hệ K (đứng yên) là l0, trong hệ K’ (chuyển động đối với K) là l. Ta có: 2 V l  l0 1 2 l  l0 c  Khi vật chuyển động, kích thước của nó bị co ngắn theo phương chuyển động.
  10. 5.4. Khối lượng và động lượng tương đối tính Phương trình cơ bản của chuyển động của chất điểm (theo quan điểm tương đối tính)  d  F  (mv ) (1) dt m0 Trong đó khối lượng m của chất điểm: m 2 v 1 2 c + m (khối lượng tương đối tính): khối lượng của chất điểm trong hệ mà nó chuyển động với vận tốc v. + m0 (khối lượng nghỉ): khối lượng của chất điểm trong hệ mà nó đứng yên.
  11. 5.4. Khối lượng và động lượng tương đối tính Động lượng tương đối tính    m0 v p  mv  2 (2) v 1 2 c
  12. 5.4. Khối lượng và động lượng tương đối tính Nhận xét: Khi v
  13. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ thức Einstein về năng lượng (năng lượng tương đối tính) Xét chất điểm có khối lượng m (khối lượng nghỉ m0) chuyển động vận tốc v, chịu tác dụng của lực Ԧ Áp dụng định luật bảo toàn năng 𝐅. lượng dE = dA = 𝑭. 𝒅𝒔 = 𝑭. 𝒅𝒔 d d m0 v F  (mv)  ( ) dt dt v 2 mà 1 2 c
  14. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ thức Einstein về năng lượng (năng lượng tương đối tính)    2  d m0 v  m0 dv  m0 v dv  dE  ( )ds  ds dt v 2  v 2 dt v 2 dt  2 3 1 2  1 2 c (1  2 ) 2  c  c c      m0  v 2  dv m0 vdv  v 2  dE  1  2  ds  1  2  v  c 2 (1  v )  dt 2 v  c 2 (1  v )  2 1 2   1 2  c  c  2 c  c  2 
  15. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ thức Einstein về năng lượng (năng lượng tương đối tính) m0 vdv dE  2 3 v 2 (1  2 ) c m0 m0 vdv Từ m   dm  2 2 3 v v 2 1 2 c (1  2 ) 2 c c dE  c dm  E  mc  C 2 2 (C là hằng số). Khi m = 0 thì E = 0  C = 0
  16. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng  Hệ thức Einstein về năng lượng (năng lượng tương đối tính) E  mc 2 2 m0 c Hay E 2 v 1 2 c
  17. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ quả • Năng lượng nghỉ (v = 0, m = m0) E = E0 = m0c2 • Vật chuyển động với vận tốc v 0, có năng lượng E = mc2  Động năng (tương đối tính) Wđ 1 Wđ  mc  m0 c  m0 c ( 2 2 2  1) 2 v 1 2 c
  18. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ quả  Động năng phi tương đối tính (cơ học cổ điển, v
  19. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ quả • Liên hệ giữa năng lượng và động lượng (tương đối tính). Ta có: 2 2 2 2 m0 c v E v E  m c  E (1  2 )  E  2 2 4 0 2 2 v2 c c 1 2 c m 2c 4v 2 m0 c  E  2 4 2 2  E m c v  E  p c 2 2 2 2 2 2 2 c E m c  p c 2 2 4 0 2 2
  20. 5.5. Hệ thức Einstein về năng lượng. Ứng dụng Hệ quả • Liên hệ giữa động năng và động lượng (tương đối tính). Ta có: E m c  p c E E  p c 2 2 4 0 2 2 2 2 0 2 2  ( E0  Wđ )  E  p c 2 2 0 2 2  Wđ (Wđ  2 E0 )  p c 2 2
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2