Chương 2. THUYẾT TƯƠNG ĐỐI EINSTEIN

Khi nghiên cứu những vật thể chuyển động với vận tốc rất lớn gần bằng với vậntốc ánh sáng, người ta thấy rằng cơ học cổ điển của Newton không còn thích hợp nữa.Do đó cần thiết phải xem lại các khái niệm về không gian và thời gian. Việc xem xétnày thực hiện trong thuyết tương đối.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2. THUYẾT TƯƠNG ĐỐI EINSTEIN Chương 2. THUYẾT TƯƠNG ĐỐI EINSTEIN Khi nghiên cứu những vật thể chuyển động với vận tốc rất lớn gần bằng với vậntốc ánh sáng, người ta thấy rằng cơ học cổ điển của Newton không còn thích hợp nữa.Do đó cần thiết phải xem lại các khái niệm về không gian và thời gian. Việc xem xétnày thực hiện trong thuyết tương đối. 2.1. PHÉP BIẾN ĐỔI GALILEO VÀ QUI TẮC TỔNG HỢP VẬN TỐC NEWTON 2.1.1. Nguyên lý tương đối Galileo - phép biến đổi Galileo. Mọi chuyển động cơ học đều là tương đối. Muốn mô tả chuyển động cơ học củamột vật ta phải so sánh vị trí vật đó tại mọi thời điểm với vật khác hoặc hệ khác đượccoi là đứng yên và gọi là hệ quy chiếu. Cách chọn hệ quy chiếu là hoàn toàn tùy tiện và chỉ phụ thuộc vào sự thuận tiệncủa việc khảo sát chuyển động. Trong các hệ quy chiếu mà ta chọn, hệ cho phép tamô tả chuyển động đơn giản nhất trong đại đa số các trường hợp đó là hệ quy chiếuquán tính - một hệ ở rất xa các vật khác và không chịu tác dụng của ngoại lực lên nó -trong các hệ quy chiếu thì định luật của Newton được nghiệm đúng. Các hệ quy chiếuquán tính hoặc đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều với nhau . Một nguyên lý quan trọng trong cơ học Newton là nguyên lý Galileo (GalileoGalilei 1564 – 1642) cũng còn gọi là nguyên lý cổ điển: ”Mọi hiện tượng cơ học diễn ranhư nhau trong mọi hệ quán tính”. Như vậy để mô tả các hiện tượng cơ học mọi hệquán tính đều có giá trị như nhau. Mọi hệ quán tính đều là bình đẳng không hệ nào ưutiên hơn . Nguyên lý tương đối Galileo cũng còn phát biểu một cách khác: “ Không thể bằngmột thí nghiệm cơ học nào có thể xác định được hệ đang chuyển động quán tính hayđứng yên”. Nếu ta dùng hệ quy chiếu khác nhau để xét chuyển động của một chất điểm thìtọa độ của chất điểm ở các hệ đó sẽ có giá trị khác nhau. Quy tắc cho phép ta suy ratọa độ ở hệ này khi biết tọa độ ở hệ khác gọi là phép biến đổi tọa độ. Phép biến đổitọa độ phù hợp với nguyên lý tương đối Galileo gọi là phép biến đổi Galileo. z z’  x = x+vt  x = x − vt  y = y  y = y   V   z = z z = z x’ t = t  t = t  0 x 2.1.2. Lượng bất biến và phương trình bất biến - Qui tắc tổng hợp vận tốcNewton - Tính bất biến của các định luật cơ học cổ điển.- Khoảng cách thời gian: là một lượng bất biến đối với phép biến đổi Galileo. ∆t = invar- Khoảng cách không gian: l = l’ = invar 18- Vận tốc: Xét hai hệ 0(x, y, z) và 0’(x’, y’, z’) v x = dx / dt v x = dx / dt = v x − V   hệ 0 v y = dy / dt hệ 0’ v y = dy / dt = v y   v z = dz / dt v z = dz / dt = v z    v’x = vx - v v= v −V    v’y = vy v = v +V v’z = vz Đây là các công thức cộng vận tốc cổ điển.- Vận tốc tương đối.   Hai vật chuyển động có vận tốc v1 , v 2 trong hệ 0. Trong hệ 0’ hai vật  chuyển động có vận tốc v1 , v 2 Theo định nghĩa vận tốc tương đối của vật 1 so với vật 2 :       Trong hệ 0 là: v12 = v1 − v 2 ; Trong hệ 0’ là: v12 = v1 − v 2    v1 = v 1 +V          → v1 - v 2 = v 1 - v 2 v 2 = v 2 +V     v12 = v 12 Vận tốc tương đối là một lượng bất biến.  - Gia tốc: dv / dt = dv / dt lượng bất biến.  dv - Tính bất biến của các định luật cơ học: m =F ...