Tóm lại: Thời gian và không gian trong cơ học Newton là tuyệt đối, không phụ thuộc vào chuyển động.. Khối lượng của vật là bất biến..[r]
(1)TS Ngô Văn Thanh,
Viện Vật lý.
(2)Chương 6: Thuyết tương đối hẹp Einstein.
6.1 Hai tiên đề thuyết tương đối hẹp 6.2 Phép biến đổi Lorentz hệ quả
(3)Hệ quán tính:
Hệ qn tính hệ mà vật có gia tốc
không tương tác với vật khác (Định luật Newton)
Một hệ chuyển động (vận tốc khơng đổi) so với hệ qn tính
thân hệ qn tính
Khối lượng trọng lượng.
Khối lượng thuộc tính cố hữu vật chất, khơng phụ thuộc vào môi
trường xung quanh phương pháp đo Khối lượng bất biến
Trọng lượng vật độ lớn lực trọng trường tác dụng lên vật
thay đổi theo vị trí:
Cơ học cổ điển – Cơ học Newton:
Không gian, thời gian vật khơng phụ thuộc vào chuyển động Trong hệ quán tính đứng yên hệ quán tính chuyển động:
Thời gian xảy tượng khơng thay đổi Kích thước khối lượng
vật dù đứng yên hay chuyển động không thay đổi
Tóm lại: Thời gian khơng gian học Newton tuyệt đối, không phụ thuộc vào chuyển động Khối lượng vật bất biến Vận tốc truyền tương tác vật thể vô hạn
(4)Thuyết tương đối Galilean:
Tất định luật học
trong hệ quy chiếu quán tính
Những chuyển động học tuân theo
các định luật Newton
Khơng có khái niệm chuyển động tuyệt
(5) Một tượng vật lý xác định hệ tọa độ chiều : vị trí
của vật xác định hệ tọa độ chiều, thời gian chiều thứ
Xét hai hệ quán tính S S’
Hệ S’ chuyển động với vận tốc dọc theo trục xx’
Tại thời điểm t = 0, Một kiện xuất điểm P xác định hệ
tọa độ khơng-thời gian hệ qn tính S hệ quán
tính S’
Hệ thức liên hệ hai hệ tọa độ:
Hệ phương trình biến đổi khơng-thời gian Galilean
Biểu thức cộng vận tốc:
(6)6.1 Hai tiên đề thuyết tương đối hẹp.
Cuối thể kỷ 19, đầu kỷ 20: Nghiên cứu chuyển động vật thể
có vận tốc lớn (vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng)
Không gian, thời gian khối lượng vật chuyển động phụ thuộc vào
chuyển động
Cơ học Newton áp dụng cho chuyển động có vận tốc bé:
1905: Lý thuyết tương đối hẹp Einstein đời Đó mở rộng thuyết
tương đối Galilean
Tiên đề thuyết tương đối hẹp:
Nguyên lý tương đối
Mọi định luật vật lý hệ quy chiếu quán tính
Nguyên lý bất biến vận tốc ánh sáng
Vận tốc ánh sáng chân không hệ quy
chiếu qn tính Nó có giá trị giá trị vận tốc
(7)Sự mâu thuẫn phép biến đổi Galilean thuyết tương đối Einstein:
Thời gian tuyệt đối:
Xét khoảng cách hai điểm hai hệ qn tính: Theo cơng thức cộng vận tốc:
Các kết chuyển động có vận tốc bé vận tốc
của ánh sáng Nếu vận tốc vật hệ qn tính S’ , lúc vận
tốc vật hệ qn tính S
Kết mâu thuẫn với nguyên lý cực đại vận tốc ánh sáng
(8)6.2 Phép biến đổi Lorentz hệ quả.
Xét hai hệ quán tính S S’ S’ chuyển động tương đối so với S với vận tốc
theo phương x Ban đầu, gốc tọa độ hai hệ quán tính trùng
Theo nguyên lý tương đối Einstein thời gian hai hệ quán tính
khác
Giả sử tọa độ x’ miêu tả hàm f theo x t: x’ = f(x, t)
Trong hệ quán tính S, x tọa độ gốc tọa độ O’, khoảng cách hai gốc
tọa độ O O’ Ta có
Trong hệ qn tính S’, x’ tọa độ
gốc tọa độ O’:
Từ ta có
Hồn tồn tương tự, tọa độ gốc
(9) Theo nguyên lý thứ hai Einstein bất biến vận tốc ánh sáng: Nếu
như Thay vào biểu thức cho x x’ ta thu được:
và
Nếu vận tốc
lúc ta lại nhận biểu thức phép biến đổi Galilean:
(10) Phép biến đổi Lorentz từ hệ S sang S’:
Phép biến đổi Lorentz từ hệ S’ sang S:
Các hệ phép biến đổi Lorentz.
Khái niệm tính đồng thời quan hệ nhân quả:
Xét hai tượng A1 A2 hệ quán tính S xảy hai thời điểm
khác t1 t2 Tọa độ hai tượng tương ứng A1(x1, y, z, t1)
A2(x2, y, z, t2)