Relativitetsteori for dummier: Innholdet forklarte ganske enkelt
Når man tenker på relativitetsteorien, kommer vanligvis formelen E = mc² opp i tankene. Dette praktiske tipset vil fortelle deg hva denne formelen handler om og hva du bør vite om "relativitet".
Relativitetsteorien forklarte ganske enkelt
Relativitetsteorien omhandler rom, tid og gravitasjon og var en ekte milepæl i fysikken. Mange ting som warp drive og tidsreiser gjorde litt mer mulig. Den er satt sammen av to teorier.
- Den spesielle relativitetsteorien. Det forklarer atferden til tid og rom fra observatørers perspektiv.
- Den generelle relativitetsteorien. Den beskriver tyngdekraften som krumningen av tid og rom, som for eksempel skapes av store masser som stjerner.
erklæring
I fysikk kalles et referansesystem en romlig-tidsstruktur, som kreves for å beskrive stedsavhengige prosesser nøyaktig. Et treghetssystem er et referansesystem der kraftfrie partikler hviler eller krysser rette veier med konstant hastighet. For eksempel går tiden saktere i ett treghetssystem enn i et annet.
- I følge Einsteins spesielle relativitetsteori er alle treghetssystemer like i naturen. Hvis tiden går raskere i ett system enn i et annet, gjelder begge egenskapene. Tiden flyr raskere og samtidig normalt.
- Imidlertid må man merke seg at ingen system, gjenstand eller partikkel kan være raskere enn lys. Ved 299792.458 km / s er lysets hastighet (c) en øvre grense for hastigheter. Dessverre er det ikke mulig å fly et romskip med "det dobbelte av lysets hastighet" i noen sci-fi-filmer.
E = mc² - det betyr formelen
Nesten alle kjenner dem, men ingen vet hvordan de faktisk bruker dem: vi snakker om den berømte formelen E = mc². Med dette kan energien beregnes avhengig av den relative massen.
- I følge Einstein er energi og masse (f.eks. Med partikler) ekvivalenter.
- Den totale energien (E) kan beregnes ved å bruke formelen E = mc² med m = m ': √ (1 - v²: c²). I dette tilfellet er m 'massen i ro. Formelen kan imidlertid ikke brukes på "klassisk" fysikk, men gjelder bare relativistisk fysikk.
Relativitetsteorien: hva er tidsutvidelse og lengdekontraksjon?
Avhengig av hastigheten (til et objekt), kan tiden (som går i forhold til observatøren) eller lengden (av objektet) påvirkes. Tid og lengde avhenger av hastigheten.
- Jo raskere et objekt beveger seg i verdensrommet, jo langsommere tid går i forhold til en hvilende observatør. Selv i nærheten av store folkemengder går tiden saktere. Du kan finne mer detaljert informasjon i vår artikkel om "Tidsdilatasjon".
- Når et objekt beveger seg med høy hastighet i rommet, komprimeres også lengden (i hastighetsretningen). Også her vil du finne en egen artikkel som omhandler lengdekontraksjon.
Rom og tids kurvatur: Store masser i rommet
Til slutt vil vi vie oss til de store massene i rommet (for eksempel en planet).
- Som du allerede vet fra vår artikkel om tidsutvidelse, går tiden saktere nær store masser.
- Store masser, for eksempel en stjerne, bøyer rom (og tid). Du kan tenke på dette fenomenet som en stor klut som "bøyes" når du legger noe tungt som en vannmelon på det. Plass-tid er krummet på samme måte. Dette betyr at lys også avbøyes av store masser.
Einsteins relativitetsteori: Du skal kunne bruke disse formlene
Mange forskjellige formler brukes i relativistisk fysikk. Vi viser deg de viktigste du burde vite.
$config[ads_text5] not found- Formelen for den relative tiden er ∆t '= ∆t: √ (1 - v²: c²). I dette eksemplet ønsker vi å beregne hvor mange sekunder som går i et system som beveger seg ved 200000 km / s: ∆t '= 5s: √ (1 - (200000000 m / s) ²: (299792458 m / s) ² ) ≈ 6, 712 s. Dette betyr at mens det går 5 sekunder i et akselerert system, går det rundt 7 sekunder i et stasjonært system! Med lysets hastighet vil det være 0 i nevneren. Dette vil resultere i ∞.
- Formelen for lengdekontraksjon er l = l '⋅ √ (1 - v²: c²). Den relative lengden avhenger av grunnlengden og hastigheten. Med lysets hastighet ville lengden være 0!
- Du kjenner også formelen E = mc² med m = m ': √ (1 - v²: c²) fra denne artikkelen.
- Endelig er det formelen for den relativistiske Doppler-effekten (for fagfolk). Du vil merke Doppler-effekten når for eksempel en politibil med en sirene kjører forbi deg. Dette fenomenet kan brukes analogt på relativistisk fysikk: frekvensen avhenger av hastigheten. Hvis senderen og mottakeren av elektromagnetiske bølger (f.eks. Lys) beveger seg vekk fra hverandre, endres frekvensen. Følgende gjelder: f '= f ⋅ √ ((1 - v: c): (1 + v: c))
- Hvis du mestrer disse grunnleggende formlene, kan du allerede løse mange relativistiske problemer.