ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΣΧΕΤΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ Ομαλή Σχετική Μεταφορική Κίνηση Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 2 : Η Αρχή της Σχετικότητας του Einstein.

Στοιχείατης. τηςθεωρίαςτης Σχετικότητας. Άλµπερτ Αϊνστάιν 1905

ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου. (Κλασική θεώρηση) αφού σύμφωνα με τα πειράματα Mickelson-Morley είναι c =c.

ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

ΑΠΟ ΤΟ ΝΕΥΤΩΝΑ ΣΤΟΝ ΑΪΝΣΤΑΪΝ ΙΑΤΡΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ «ΗΜΕΡΙ Α ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ»

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΕΡΓΟ ΚΑΙ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Εισαγωγή στη Σχετικότητα και την Κοσμολογία ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 4, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων Η Αρχές της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας και οι μετασχηματισμοί του Lorentz

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 3, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων Η θεωρία του αιθέρα καταρρίπτεται από το πείραμα των Michelson και Morley

Ηλεκτρομαγνητισμός - Οπτική - Σύγχρονη Φυσική Ενότητα: Σύγχρονη Φυσική

Στοιχεία της θεωρίας της Σχετικότητας. Άλμπερτ Αϊνστάιν 1905

ΕΙΔΙΚΗ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ. Νίκος Κανδεράκης

Ειδική Θεωρία Σχετικότητας

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 12, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων Διαγράμματα Minkowski

Πριν τον Αινστάιν. Νόμος του Νεύτωνα. Σχετικότητα στη Μηχανική. Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου. Αδρανειακά Συστήματα.

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ LORENTZ

5 Σχετικιστική μάζα. Στο Σ Πριν Μετά. Στο Σ

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ. ΚΥΛΙΣΗ, ΡΟΠΗ και ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ

5 Σχετικιστική μάζα. Στο Σ Πριν Μετά. Στο Σ

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 10, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Ορμή και Ενέργεια στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο Τ Ο Μ Ε Α Σ Φ Υ Σ Ι Κ Η Σ

Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας

Ο ΧΩΡΟΣ ΚΑΙ Ο ΧΡΟΝΟΣ

ΤΟ ΦΩΣ ΩΣ ΑΓΓΕΛΙΟΦΟΡΟΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ. Κατερίνα Νικηφοράκη Ακτινοφυσικός (FORTH)

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΔΥΝΑΜΕΩΝ Βαρυτική Δύναμη Βάρος Κάθετη Δύναμη σε Επιφάνεια Τάση Νήματος Τριβή Οπισθέλκουσα Δύναμη και Οριακή Ταχύτητα

Κεφάλαιο 1 : Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου.

Ο Μετασχηµατισµός του Λόρεντς για τις Συντεταγµένες Θέσης Ενός Συµβάντος

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΧΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΕΥ η ΕΡΓΑΣΙΑ

Ο ειδικός μετασχηματισμός του Lorentz

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

Κυματική οπτική. Συμβολή Περίθλαση Πόλωση

Στοιχεία Σχετικότητας, χρήσιμα στο μάθημα της Ατομικής Φυσικής Ε. Γ. Βιτωράτος. Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Πατρών (2005)

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

Η ΕΙ ΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 1. Ιστορική Εισαγωγή. Σύγγραµµα και Σηµειώσεις

ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΜΟΣ

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

Αριστοτέλης ( π.χ) : «Για να ξεκινήσει και να διατηρηθεί μια κίνηση είναι απαραίτητη η ύπαρξη μιας συγκεκριμένης αιτίας»

3α. ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗ ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ «ΠΑΡΑ ΟΞΑ» ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ: Ιστορική εξέλιξη και σύγχρονα πειράματα

6-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Αν και - ακόμη και σήμερα - η γενική θεωρία δεν έχει επιβεβαιωθεί πλήρως, οι δρόμοι που άνοιξε επηρέασαν βαθιά τη σύγχρονη φυσική.

Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων, Ειδική Σχετικότητα, Διάλεξη 5 Οι Μετασχηματισμοί του Lorentz και η Συστολή του μήκους

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο

GI_V_FYSP_4_ m/s, ξεκινώντας από το σημείο Κ. Στο σημείο Λ (αντιδιαμετρικό του Κ) βρίσκεται ακίνητο σώμα Σ 2 μάζας m2 1 kg.

Κίνηση φορτισμένου σωματιδίου σε χώρο, όπου συνυπάρχουν ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο ομογενή και χρονοανεξάρτητα

Ο ειδικός μετασχηματισμός του Lorentz

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξετάσεις στη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας 23 Μαρτίου 2015 (πτυχιακή περίοδος)

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ε. Στυλιάρης

Κεφάλαιο 6 : Σχετικιστική ενέργεια και ορμή.

ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΚΛΑΣΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ

ΕΙΔΗ ΔΥΝΑΜΕΩΝ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Hamiltonian φορμαλισμός

Η κλασσική, η σχετικιστική και η κβαντική προσέγγιση. Θωµάς Μελίστας Α 3

ΕΡΓΑΣΙΑ 3 η. Παράδοση Οι ασκήσεις είναι βαθμολογικά ισοδύναμες

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 15/10/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

(α) (β) (γ) [6 μονάδες]

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Οι εξισώσεις του Μάξγουελ

Φυσικό Τμήμα Παν/μιο Ιωαννίνων - Ειδική Σχετικότητα - Λυμένα Προβλήματα - ΙII

Προτεινόμενο Διαγώνισμα Φυσικής B Λυκείου Γενικής Παιδείας

ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ. Φυσική Θετικού Προσανατολισμου Β' Λυκείου

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ DOPPLER

Στεφάνου Μ. 1 Φυσικός

Φυσικό Τμήμα Παν/μιο Ιωαννίνων - Ειδική Σχετικότητα - Λυμένα Προβλήματα - ΙI

Doppler, ηλεκτρομαγνητικά κύματα και μερικές εφαρμογές τους!

Η ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ Ο ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΜΟΣ

( ) Φ.27 είξετε ότι, για ένα σωµατίδιο µε µάζα ηρεµίας m 0, το οποίο κινείται µε ταχύτητα υκαι έχει ορµή pκαι κινητική ενέργεια Κ, ισχύει η σχέση ΛΥΣΗ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΣΤΗ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ


ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 25/09/16 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Συστήµατος Αναφοράς. Συγχρονισµός των Ρολογιών Ενός

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΕΡΓΟ - ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΕΦΑΝΟΥ Μ. ΦΥΣΙΚΟΣ

ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 7, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Οι Μετασχηματισμοί του Lorentz και η Διαστολή του Χρόνου

κριτήρια αξιολόγησης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 1o Κριτήριο αξιολόγησης

Γενική Φυσική. Ενότητα 4: Εισαγωγή στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Μαθηματικών

ΦΥΣΙΚΉ Ομάδας Προσανατολισμού Θετικών Σπουδών Γ τάξη Γενικού Λυκείου ΤΟΜΟΣ 8ος

ds 2 = 1 y 2 (dx2 + dy 2 ), y 0, < x < + (1) dx/(1 x 2 ) = 1 ln((1 + x)/(1 x)) για 1 < x < 1. l AB = dx/1 = 2 (2) (5) w 1/2 = ±κx + C (7)

Q2-1. Πού βρίσκεται το νετρίνο; (10 μονάδες) Theory. Μέρος A. Η Φυσική του Ανιχνευτή ATLAS (4.0 μονάδες) Greek (Greece)

Κεφάλαιο M4. Κίνηση σε δύο διαστάσεις

Κλασική Μηχανική 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Ενδεικτική θεωρία (Θεωρία της Σχετικότητας) για τους υποψήφιους ΠΕ0401 του ΑΣΕΠ

1 Η ΑΡΧΗ ΤΗΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΙΑΣ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2018 A ΦΑΣΗ ΦΥΣΙΚΗ

Κίνηση σε μια διάσταση

ΣΥΝΕΧΕΙΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΙΣ ΣΥΜΜΕΤΡΙΕΣ

Προτεινόμενο διαγώνισμα Φυσικής Α Λυκείου

1 m2 c 4 E 2 (ζ) Δείξτε ότι σωματίδιο με ολική ενέργεια Ε πολύ μεγαλύτερη της ενέργειας ηρεμίας του mc 2 κινείται με ταχύτητα που δίνεται από τη σχέση

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Β Τάξης ΓΕΛ 4 ο ΓΕΛ ΚΟΖΑΝΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΣΤΕΦΑΝΟΥ Μ. ΦΥΣΙΚΟΣ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ

Προτεινόμενα θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων. Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ΕΛΛΗΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ

Ονοματεπώνυμο: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση :

Μέρος A: Νευτώνιες τροχιές (υπό την επίδραση συντηρητικών δυνάμεων) (3.0 μονάδες)

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 Α5 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό κάθε μίας από τις παρακάτω ερωτήσεις Α.1- Α.4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

minimath.eu Φυσική A ΛΥΚΕΙΟΥ Περικλής Πέρρος 1/1/2014

Transcript:

ΦΥΣΙΚΗ Ι ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, 06 0 07 ΣΧΕΤΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ Ομαλή Σχετική Μεταφορική Κίνηση Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Μετασχηματισμός Loenz Πείραμα Mihelson Moley Αξιώματα της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας Ταυτόχρονα Γεγονότα Διαστολή Χρόνου & Συστολή Μήκους Μετασχηματισμός Ταχυτήτων Ορμή και Ενέργεια Sahis STILIARIS, UoA 06-07

ΦΥΣΙΚΗ Ι ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, 06 0 07 ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΣΗ ΚΕΦΑΛΑΙΩΝ ΣΧΕΤΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ALONSO FINN GIANCOLI HALLIDAY RESNICK WALKER 6., 6., 6.3 3.9 4.8, 4.9 3.5 6.6, 6.7, 6.8.3,.4,.6 YOUNG FREEDMAN. έως.3 37. έως 37. 37. έως 37.9 Sahis STILIARIS, UoA 06-07

ΣΧΕΤΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ z A A A y B BA B B A BA B Τα σώματα Α και Β με διανύσματα θέσης A και B έχουν ταχύτητες A και B αντίστοιχα. A BA d d A B, B A d d B BA d d BA d d ( B A ) d d B d d A B A Η σχετική ταχύτητα δύο σωμάτων βρίσκεται από τη διαφορά των σχετικών ταχυτήτων τους ως προς τον παρατηρητή. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 3

ΣΧΕΤΙΚΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ z A A A y B BA B B A BA B Τα σώματα Α και Β με διανύσματα θέσης A και B έχουν ταχύτητες A και B αντίστοιχα. A BA B da, B d BA B A d d A B Η σχετική ταχύτητα του Β ως προς το Α ( BA ) είναι αντίθετη με την σχετική ταχύτητα του Α ως προς το Β ( AΒ ) Επιτάχυνση d d BA d d ( BA AB B A ) d d B d d Sahis STILIARIS, UoA 06-07 4 A a B a A

ΟΜΑΛΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ z z Το σύστημα O ( y z ) κινείται ομαλά ως προς το O(yz) με σταθερή ταχύτητα. A OO ', OA, ' O'A y y ' OO' ' O O, Μετασχηματισμοί του Γαλιλαίου ' y' y z' z ' ' y y' z z' ' Sahis STILIARIS, UoA 06-07 5

ΟΜΑΛΗ ΣΧΕΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ z z Εάντοκινητόέχειταχύτηταu στο σύστημα Ο και ταχύτητα u στο Ο, τότε y A y OO', u d, d u' u u' d' d O O, u u y u z u a a Μετασχηματισμοί του Γαλιλαίου u u y z u u u a y z u u y u a z Sahis STILIARIS, UoA 06-07 6

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ LORENTZ Παρόλο που οι Γαλιλαϊκοί μετασχηματισμοί δεν είχαν πρόβλημα με την Νευτώνεια Μηχανική, οι εξισώσεις Mawell στον ηλεκτρομαγνητισμό δεν παρέμεναν αναλλοίωτες για διαφορετικούς αδρανειακούς παρατηρητές. Οι δυνατές εναλλακτικές που παρουσιάζονταν ήταν οι εξής:. Διατήρηση της γενικευμένης ισχύος των Γαλιλαϊκών μετασχηματισμών στη Νευτώνεια Μηχανική αλλά όχι στην Ηλεκτροδυναμική. Εάν η εναλλακτική αυτή ήταν σωστή, θα έπρεπε να βρεθεί κάποιο προτιμούμενο αδρανειακό σύστημα για τη δεύτερη περίπτωση (αιθέρας).. Η ορθότητα των Γαλιλαϊκών μετασχηματισμών είναι δοσμένη, αλλά οι εξισώσεις Mawell είναι λανθασμένες. 3. Γενικευμένη ισχύς των φυσικών νόμων για όλα τα αδρανειακά συστήματα με ταυτόχρονη αναθεώρηση των Γαλιλαϊκών μετασχηματισμών. Για την εξήγηση των νόμων της ηλεκτροδυναμικής κινουμένων σωμάτων, ο Ολλανδός Φυσικός H. Loenz αναγκάστηκε να εισάγει το 895 καινούργιους χωροχρονικούς μετασχηματισμούς, οι οποίοι διατηρούν την ισχύ των εξισώσεων Mawell στα διάφορα αδρανειακά συστήματα. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 7

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Συμβολόμετρο του Mihelson Πρώτα πειράματα το 88 (Posdam) Σε συνεργασία με τον Moley o 887 (Cleeland) R.S. Shankland: Mihelson Moley Epeimen, Am. J. Phys. 3 (963) 6 35 Αναζήτηση ύπαρξης αιθέρα Αλλαγή της παρατηρούμενης εικόνας συμβολής εξ αιτίας της σχετικής κίνησης της Γης μέσα στο περιβάλλον του αιθέρα. Αρχή του συμβολόμετρου Mihelson Παρατηρούμενοι κροσσοί συμβολής Sahis STILIARIS, UoA 06-07 8

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Ανάλυση του Πειράματος Mihelson Moley L Οι κάθετοι βραχίονες του συμβολόμετρου έχουν μήκη L και L. Η συσκευή είναι τοποθετημένη έτσι ώστε να κινείται μέσα στον υποθετικό αιθέρα κατά μήκος του οριζόντιου βραχίονα (L ) με ταχύτητα. L L Υπολογισμός του χρόνου Λόγωτηςσχετικήςκίνησηςτουοριζόντιουβραχίοναμεταχύτητα ωςπροςτον αιθέρα, όπου το φως κινείται με ταχύτητα, ο συνολικός χρόνος που χρειάζεται το φώς για να διανύσει την απόσταση L προς και από το ανακλαστικό κάτοπτρο είναι: L L [( ) ( ) ] ( )( ) L L β, L Sahis STILIARIS, UoA 06-07 9 β

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Ανάλυση του Πειράματος Mihelson Moley Υπολογισμός του χρόνου d L Η ταχύτητα διάδοσης του φωτός κατά την κατακόρυφη κατεύθυνση δεν επηρεάζεται από την ταχύτητα και παραμένει σταθερή. Εξ αιτίας της οριζόντιας κίνησης όμως της συσκευής με ταχύτητα, η διαδρομή δεν είναι ηl αλλά η d, υποτείνουσα του ορθογωνίου τριγώνου με κάθετες την L και /. Ο χρόνος υπολογίζεται λοιπόν: ( ) d 4 4 L 4 L 4L L L L β Sahis STILIARIS, UoA 06-07 0

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Ανάλυση του Πειράματος Mihelson Moley Η διαφορά χρόνου διάδοσης του φωτός στους δύο βραχίονες του συμβολόμετρου είναι αυτή που καθορίζει τη διαφορά φάσης συμβολής των κυμάτων και κατά συνέπεια τον παρατηρούμενο σχηματισμό των κροσσών συμβολής. Στην περίπτωση αυτή η διαφορά χρόνου Δ υπολογίζεται: Δ L β L β Εάν η συσκευή περιστραφεί κατά 90 ο, ο ρόλος των διαδρομών εναλλάσσεται, οπότε η νέα διαφορά χρόνου Δ που θα προκύψει από τη διάδοση του φωτός στους δύο βραχίονες του συμβολόμετρου είναι: Δ' ' ' L β L β Κατά συνέπεια, η μεταβολή φάσης που θα προκύψει από την περιστροφή της συσκευής κατά 90 ο θα είναι: Δ' - Δ ( L L ) β β Sahis STILIARIS, UoA 06-07

ΠΕΙΡΑΜΑ ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MICHELSON MORLEY MORLEY Ανάλυση Ανάλυση του του Πειράματος Πειράματος Mihelson Mihelson Moley Moley ( ) ( ) L L 4 / 4 β 8 3 β β β β β β β Κάνοντας χρήση των αναπτυγμάτων σε δυναμοσειρά του β των δύο όρων που υπεισέρχονται στη σχέση: και κρατώντας το ανάπτυγμα με όρους μέχρι δευτέρας τάξεως, καταλήγουμε στη σχέση: Αυτή η χρονική διαφορά είναι υπεύθυνη για την αλλαγή των παρατηρούμενων κροσσών συμβολής στο συμβολόμετρο του πειράματος Mihelson Moley. ( ) ( ) β β L L β β L L - Δ Δ' L L - Δ Δ' β Sahis STILIARIS, UoA 06-07

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Ανάλυση του Πειράματος Mihelson Moley Η μεταβολή στον αριθμό των παρατηρούμενων κροσσών συμβολής ΔN εξαιτίας της χρονικής διαφοράς πριν και μετά την περιστροφή της συσκευής υπολογίζεται από την περίοδο T της φωτεινής ακτίνας (με μήκος κύματος λ): ΔN Δ' Δ T L L T β L L λ β ΔN L L λ β Στο πείραμα του Mihelson Moley (887), το συνολικό μήκος της διαδρομής ήταν L L m. Για ταχύτητα της Γης 30km/s γύρω από τον Ήλιο (εξαρτάται από την εποχή), η αναμενόμενη μεταβολή στον αριθμό των κροσσών συμβολής είναι: L m λ 550 nm L ΔN L L λ 550 0 β 4 ( 0 ) 0.4 β 9 30 300 000 0 Η παρατηρήσιμη αυτή διαφορά στους κροσσούς συμβολής ΟΥΔΕΠΟΤΕ μετρήθηκε, ακόμη και σε μεταγενέστερα πειράματα μεγαλύτερης ακρίβειας. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 3 4

ΠΕΙΡΑΜΑ MICHELSON MORLEY Συμβολόμετρο Mihelson Αποτελέσματα μετρήσεων Η ύπαρξη αιθέρα θα έπρεπε να δίνει την προβλεπόμενη μετατόπιση των κροσσών συμβολής του σχήματος σε διαφορετικούς προσανατολισμούς της συσκευής: Αναμενόμενο αποτέλεσμα: Διακεκομμένη γραμμή 8 Παρατηρούμενο αποτέλεσμα: Συνεχής γραμμή Sahis STILIARIS, UoA 06-07 4

Η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, όπως διατυπώθηκε από τον Einsein το 905, στηρίχθηκε στα εξής δύο αξιώματα: ο Αξίωμα: Οι νόμοι της Φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές σε αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Κανένα σύστημα αναφοράς δεν είναι προτιμητέο σε σχέση με κάποιο άλλο. Διεύρυνση του Γαλιλαϊκού νόμου περί ισχύος του των νόμων της Μηχανικής σε αδρανειακά συστήματα ώστε να περιλαμβάνονται όλοι οι νόμοι της Φυσικής, ιδιαίτερα αυτοί του Ηλεκτρομαγνητισμού και της Οπτικής. ο Αξίωμα: Η ταχύτητα του φωτός στο κενό έχει την ίδια τιμή σε όλες τις διευθύνσεις και σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Στη Φυσική υπάρχει μια απόλυτη ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει το φως, ίδια προς όλες τις διευθύνσεις και σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς. Κανένα αντικείμενο που μεταφέρει ενέργεια ή πληροφορία δεν μπορεί να ξεπεράσει το όριο αυτό. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 5

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ LORENTZ Έστω οι χωροχρονικές συντεταγμένες ενός γεγονότος στο αδρανειακό σύστημα Οείναι Ο: (, y, z, ) ενώ σε ένα άλλο αδρανειακό σύστημα Ο κινούμενο με ταχύτητα σχετικά με το πρώτο είναι Ο : (, y, z, ) Με βάση το ο αξίωμα της Ειδικής Θεωρίας της σχετικότητας, ότι η ταχύτητα του φωτός παραμένει σταθερή και ίση με σε κάθε αδρανειακό σύστημα, θα ισχύει: ' ' y z ' y' z' ' Εάν δεχθούμε γραμμική εξάρτηση του στον αντίστοιχο Γαλιλαϊκό μετασχηματισμό (σταθερά k) και εξάρτηση του και από τη θέση του γεγονότος (σταθερές a και b), τότε οι μετασχηματισμοί μπορούν να γραφούν: ' k( ) ' a( b) Sahis STILIARIS, UoA 06-07 6

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ LORENTZ LORENTZ z y b) a( ' ) k( ' ' z' y' ' ' ' ) / k (a z y ) ba (k ) a b (k ) b b ( a z y ) ( k b a k / k a 0 ba k a b k Sahis STILIARIS, UoA 06-07 7

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ LORENTZ LORENTZ z y b) a( ' ) k( ' ' z' y' ' ' ' b) a( ' z z' y y' ) k( ' Sahis STILIARIS, UoA 06-07 8

Η Σχετικότητα του Ταυτόχρονου (γ) (β) Παρατηρητές που βρίσκονται σε σχετική κίνηση, γενικά δεν συμφωνούν εάν δύο γεγονότα είναι ταυτόχρονα. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 9

Η Σχετικότητα του Χρόνου Sally Sam Sally : Δ 0 D Ταξιδεύει με το τραίνο Sam : Δ L Στέκεται στο σταθμό Sahis STILIARIS, UoA 06-07 0

ΕΙΔΙΚΗ ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Η Σχετικότητα Σχετικότητα του του Χρόνου Χρόνου D Δ 0 Sally : Sally : L Δ Sam : Sam : 0 0 0 D L Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 0 ( /) Δ Δ Sahis STILIARIS, UoA 06-07

Δ ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Δ 0 ( /) Διαστολή του Χρόνου Δ γδ 0 γ Παράμετρος της ταχύτητας β Συντελεστής Loenz ( /) β Ιδιοχρονικό Διάστημα ή Ιδιόχρονος Δ 0 : Το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο συμβάντα αδρανειακού συστήματος τα οποία βρίσκονται στην ίδια θέση. Οι τιμές αυτού του χρονικού διαστήματος σε οποιοδήποτε άλλο αδρανειακό σύστημα αναφοράς θα είναι πάντα μεγαλύτερες. Sahis STILIARIS, UoA 06-07

Διαστολή του Χρόνου Τα μιόνια (μ) παράγονται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας από την αλληλεπίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας με τα πρώτα ατμοσφαιρικά μόρια. Παρά το γεγονός πωςημέσοςχρόνος ζωής των μιονίων είναι μόνο Δ 0.μs στο (ακίνητο) σύστημα του εργαστηρίου, καταφέρνουν να διασχίσουν με ταχύτητα 0.9994 όλο το πάχος της ατμόσφαιρας και να φτάσουν στην επιφάνεια της γης. Πώς συμβαίνει αυτό; Απόσταση σε χρόνο Δ 0 6 Δ 0 (. 0 s) (3 0 m/s) 660m 8 ΟχρόνοςΔ 0 αποτελεί τον ιδιοχρόνο ζωής του μιονίου στο σταθερό σύστημα αναφοράς του. Αντίθετα, για ένα γήινο παρατηρητή, ο χρόνος αυτός θα είναι διασταλμένοςκατάτον παράγοντα Loenz: γ 8.87 Δ γδ 0 8.87.μs 63.5μs ( /) (0.9994) Απόσταση σε χρόνο Δ Δ (63.5 0 6 s) (3 0 8 m/s) 9050m Sahis STILIARIS, UoA 06-07 3

Η Σχετικότητα του Μήκους Sally Sam L 0 Sam : L 0 Δ Sally : L Δ 0 Στέκεται στο σταθμό L Δ Δ L 0 0 γ Ταξιδεύει με το τραίνο L L γ 0 L0 ( / ) Sahis STILIARIS, UoA 06-07 4

Συστολή του Μήκους L L γ 0 L0 ( / ) Μήκος Ηρεμίας ή Ιδιομήκος L 0 Το μήκος ενός αντικειμένου που μετριέται στο σύστημα ηρεμίας του αντικειμένου. Μετρήσεις μήκους σε άλλα συστήματα αναφοράς που βρίσκονται σε σχετική κίνηση, παράλληλη με το μήκος αυτό, δίνουν πάντα μικρότερα αποτελέσματα. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 5

Οι Εξισώσεις Μετασχηματισμού του Loenz Παράμετρος της ταχύτητας Συντελεστής Loenz β γ ( /) β ' γ( ) γ(' ') y' y y y' z' z z z' ' γ( / ) γ(' '/ ) Sahis STILIARIS, UoA 06-07 6

Οι Εξισώσεις Μετασχηματισμού του Loenz για Ζευγάρια Γεγονότων Παράμετρος της ταχύτητας Συντελεστής Loenz β γ ( /) β Δ' Δ' γ( Δ Δ) γ( Δ Δ / ) Δ γ( Δ' Δ') Δ γ( Δ' Δ'/ ) Οι εξισώσεις αυτές επιτρέπουν την μετατροπή χωρικών και χρονικών διαστημάτων από ένα αδρανειακό σύστημα σε ένα άλλο. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 7

Σύστημα αναφοράς S κινείται με ταχύτητα 0.90 ως προς άλλο σύστημα αναφοράς S. Παρατηρητής στο S μετράει δύο γεγονότα, τα οποία συμβαίνουν στις παρακάτω χωροχρονικές συντεταγμένες: Το ΚΙΤΡΙΝΟ γεγονός στις (5.0m, 0ns) και το ΠΡΑΣΙΝΟ γεγονός στις (.0m, 45ns). Ποιες οι χωροχρονικές συντεταγμένες για τον παρατηρητή στο σύστημα S; Πόσο το χρονικόδιάστηματωνδύογεγονότωνπουμετράειοκαθένας; Οι μετασχηματισμοί Loenz για το σύστημα S δίνονται από τις σχέσεις όπου ο συντελεστής γ υπολογίζεται: γ ( /) 0.90.3 γ(' ') y y' z z' γ(' '/ ) Οι χωροχρονικές συντεταγμένες στο S για 0.900.7m/ns είναι λοιπόν: ΚΙΤΡΙΝΟ ΓΕΓΟΝΟΣ (S) Y.3(5.00.7*0)3.9m Y.3(00.7*5.0/0.30 )80.5ns ΠΡΑΣΙΝΟ ΓΕΓΟΝΟΣ (S) G.3(.00.7*45)3.3m G.3(450.7*(.0)/0.30 )89.7ns Δ(S) G Y 89.7 80.5 9. ns Δ (S ) ) G Y 45 0 5 ns Sahis STILIARIS, UoA 06-07 8

ΒΑΣΙΚΗ ΙΔΙΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ LORENTZ Εάν ένα γεγονός S:(, y, z, ) μετασχηματίζεται στο S :(, y, z, ) μέσω του μετασχηματισμού Loenz L S, τότε ο αντίστροφος μετασχηματισμός L S επαναφέρει το γεγονός στις αρχικές συντεταγμένες, δηλαδή L S (L S ). ' ' L S' γ ( ) γ ( / ) γ (' ') L S γ (' ' / ) Απόδειξη γ ( ' ' ) γ γ( ) γ - γ γ ( β ) γ ' ( ) ' γ γ γ γ γ ( β ) Sahis STILIARIS, UoA 06-07 9

Η Σχετικότητα των Ταχυτήτων Το σύστημα Ο κινείται με ομαλή ταχύτητα σε σχέση με το Ο. Δ' Δ' γ( Δ Δ) γ( Δ Δ / ) Δ' Δ' γ( Δ Δ) γ( Δ Δ / ) Δ' Δ' Δ Δ Δ Δ / Δ / Δ ( Δ / Δ) Δ /Δ u : Η ταχύτητα του σώματος όπως μετράται από το Ο Δ/ /Δu : Η ταχύτητα του σώματος όπως μετράται από το Ο u ' u u Sahis STILIARIS, UoA 06-07 30 /

Η Σχετικότητα των Ταχυτήτων Δ /Δ u : Η ταχύτητα του σώματος όπως μετράται από το Ο Δ/ /Δu : Η ταχύτητα του σώματος όπως μετράται από το Ο Ισοδύναμα, μπορεί να θεωρηθεί το σύστημα Ο «ακίνητο», οπότε το σύστημα Ο κινείται με ταχύτητα. u u ( ) u ( ) / u u / u u u / Sahis STILIARIS, UoA 06-07 3

Παρατήρηση ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Η Σχετικότητα των Ταχυτήτων u ' u << u / u ' u Παρατήρηση Ο μετασχηματισμός ταχυτήτων μπορεί να υπολογισθεί επίσης ως ακολούθως: d' d' d u ' d' d d' d' d d [ γ( )] γ( ) γ(u ) d d d d' d d u [ γ( )] γ( ) γ( ) d d d d' d' / d d γ(u γ ( u ) ' u / ) u ' u u Sahis STILIARIS, UoA 06-07 3 /

Η Σχετικότητα των Ταχυτήτων Παρατήρηση 3 Ο μετασχηματισμός ταχυτήτων για τις άλλες συνιστώσες υπολογίζεται: dy' dy' d u ' y d' d d' dy' d' / d d d' d y' y ' uy u uy γ ( ) ( u / ) γ dz' dz' d u ' z d' d d' dz' d' / d d d' d z' z ' uz u uz γ ( ) γ ( u / ) Sahis STILIARIS, UoA 06-07 33

Η Σχετικότητα των Ταχυτήτων Παρατήρηση 4 Εάν σε κάποιο από τα δύο αδρανειακά συστήματα η ταχύτητα είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός, για παράδειγμα u, τότε αυτή μετασχηματίζεται: u ' u u u / ' u / Δηλαδή και στο άλλο αδρανειακό σύστημα η ταχύτητα έχει μέτρο ίσο με την ταχύτητα του φωτός, όπως ακριβώς απαιτεί το δεύτερο αξίωμα του Einsein, ασχέτως με το μέτροτης ταχύτητας. Σε αντίθεση με τα παραπάνω, ένας Γαλιλαϊκός μετασχηματισμός δεν διατηρεί την ταχύτητα του φωτός σταθερή στα διάφορα αδρανειακά συστήματα. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 34

Μια πηγή εκπέμπει δύο ηλεκτρόνια κινούμενα σε αντίθετες κατευθύνσεις με ταχύτητα 0.80 το καθένα σε σχέση με την πηγή. Ο Γαλιλαϊκός μετασχηματισμός υπολογίζει σαν σχετική ταχύτητα του ενός ηλεκτρονίου σε σχέση με το άλλο την εσφαλμένη τιμή 0.800.80.60 00.80.60. Πώς θα υπολογισθεί με βάση την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας η σχετική αυτή ταχύτητα; 0.80 0.80 O ΠΗΓΗ u 0.80 ΠΗΓΗ O 0.80 Θεωρούμε το ηλεκτρόνιο ακίνητο (Σύστημα Ο) Θεωρούμε την πηγή ακίνητη σε κινούμενο (ως προς το Ο) Σύστημα Ο Η ταχύτητα του Ο σε σχέση με το Ο πρέπει να είναι 0.80 Στο σύστημα Ο το ηλεκτρόνιο κινείται με ταχύτητα u 0.80 Η ζητούμενη σχετική ταχύτητα του ηλεκτρονίου σε σχέση με το είναι η u, πώς δηλαδή μετασχηματίζεται η ταχύτητα u στο σύστημα Ο: u u / u 0.80 0.80 0.80 0.80.60.64 u 0.976 Sahis STILIARIS, UoA 06-07 35

Σχετικιστική έκφραση Ορμής Κλασσική Μηχανική Δ p m Δ ΤοσώμαδιανύειαπόστασηΔ σε χρόνο Δ Δ 0 είναι ο χρόνος του παρατηρητή που κινείται με το σωματίδιο (ιδιοχρόνος) Σχετικιστική Έκφραση Δ p m Δ 0 p m Δ Δ Δ p m Δ Δ Δ Δ p m 0 0 Δ γ p γm Η εξίσωση αυτή διαφέρει από τον κλασσικό ορισμό μόνο κατά τον συντελεστή Loenz. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 36

Σχετικιστική έκφραση Ενέργειας Ενέργεια Ηρεμίας K: Κινητική Ενέργεια Ολική Ενέργεια E 0 m E γm E E0 K m K E 0 γm E K γm K γm E γm 0 m K ( γ )m Sahis STILIARIS, UoA 06-07 37

Σχετικιστική έκφραση Ενέργειας Ενέργεια Ηρεμίας K: Κινητική Ενέργεια Ολική Ενέργεια E 0 m K ( γ )m E E0 K m K Διαφορά της κινητικής ενέργειας ηλεκτρονίου με τον κλασσικό και τον σχετικιστικό ορισμό. Τα πειραματικά σημεία (X) επιβεβαιώνουν την σχετικιστική συμπεριφορά του ηλεκτρονίου. Sahis STILIARIS, UoA 06-07 38

Σχετικιστική έκφραση Ενέργειας Ενέργεια Ηρεμίας K: Κινητική Ενέργεια Ολική Ενέργεια E 0 m K ( γ )m E E0 K m K Παράδειγμα Εάν σε ένα σωματίδιο είναι ΚΕ 0 τότε: K E E E0 K E0 E0 E 3E0 γ 0 3 γ β 3 β γ γ 8 3 β 0.943 Sahis STILIARIS, UoA 06-07 39

Ορμή και Κινητική Ενέργεια Απαλοιφή της ταχύτητας από τους σχετικιστικούς τύπους της Ενέργειας και της Ορμής δίνει: E (p) (m Πυθαγόρειο Θεώρημα για Ορμή, Ενέργεια Ηρεμίας και Ολική Ενέργεια! ) Απόδειξη E γm p γm E p γ γ 4 m m E p γ 4 m γ m m m γ γ ( ( m m ) ) 4 Sahis STILIARIS, UoA 06-07 40

E (p) Ορμή και Κινητική Ενέργεια Πυθαγόρειο Θεώρημα για Ορμή, Ενέργεια Ηρεμίας και Ολική Ενέργεια! (m ) sinθ β osθ /γ Απόδειξη p γm sinθ E γm sinθ β m m osθ E γm osθ γ Sahis STILIARIS, UoA 06-07 4

Κώνος Φωτός Χωροχρονικό διάγραμμα ενός δισδιάστατου κόσμου με τα όρια του κώνου φωτός. ΜΕΛΛΟΝ ΠΑΡΟΝ ΠΑΡΕΛΘΟΝ Sahis STILIARIS, UoA 06-07 4