Основы специальной теории относительности и релятивистская механика

Машиностроительное черчение
Единая система конструкторской
документации
Машиностроительные построения
Инженерная графика
Сборочный чертеж
Начертательная геометрия
Геометрические основы
построения чертежа
Конспект лекций по начертательной
геометрии
История искусства
Стили в искусстве Готика
Русский балетный театр
Русское изобразительное искусство
ТКМ
Материаловедение
Основы теории сплавов
Теория конструктивных материалов
Сопромат
Сопративление метериалов
Лабораторные работы
Задачи строительной механики
Лекции физика
Физика
Электричество
Магнетизм
Оптика
Электромагнетизм
Молекулярная физика
Лекции МАИ
Лекции МАИ часть 2
Диэлектрики
Квантовая механика
Физические законы механики
Электромагнитное взаимодействия
Атомные станции
Атомная энергетика
Экология энергетики
Атомная и ядерная физика
Теплотехника
Термодинамика
Билеты к экзамену по физике
Задачи физика электротехника
Решение задач по ядерной физике
Электростатика
Геометрическая оптика
Тепловое излучение
Основы теории сплавов
Теория относительности
Физические основы механики
Законы идеальных газов
Электростатика
Основы электротехники
Постоянный ток
Электромагнетизм
Оптика
Законы теплового излучения
Ядерная физика
Строение атома и молекул
Задачи математика
Математика
1 семестр
2 семестр
3 семестр
4 семестр
Интегралы
Лекции по высшей математике
Вычисление площадей в
декартовых координатах
Аналитическая геометрия
 
Информатика
Восстановление сети после аварии
Основные понятия и категории
информатики
Сетевые операционные системы


Краткие исторические сведения.

Механика, сформулированная Ньютоном в 1687 году в его знаменитых ‘Принципах’ и существенно развитая в 18 веке Эйлером (1707-1783) ,Клеро (1713-1765) и Даламбером(1717-1783), а в конце 18 века - начале19 века -Лагранжем (1736-1813), Лапласом (1749-1827) и Пуассоном (1781-1840) и, наконец, в 19 веке - Гамильтоном (1805-1865), Якоби (1804-1851) и Пуанкаре (1854-1912), достигла столь выдающихся успехов и получила столь широкое признание, что долгое время, вплоть до последней четверти 19 века, ее основы никем не подвергались никакой критике.

Механика стала первой наукой современного естествознания, которая получила мощное и законченное развитие на основе того экспериментально-математического метода познания природы, который от Галилея еще в 17 веке приняло современное естествознание и благодаря которому оно достигло столь поразительных и выдающихся успехов.

Красивое здание механики было столь совершенным, что и все остальные физические науки ( об электрических, магнитных, оптических, тепловых и др. физических явлениях ) долгое время, особенно весь 18 век и даже до последней четверти 19 века , пытались строить по образу и подобию механики.

Возникло даже особое течение в натурфилософии - механистическое мировоззрение, которого придерживались многие, можно сказать, подавляющее большинство, ученых конца 19 века. Это мировоззрение ставило своей целью сведение всех физических явлений к проявлению простых механических законов.

Вместе с тем, очень большие успехи, достигнутые в 19 веке электродинамикой - открытие закона электромагнитной индукции, электрического мотора и трансформатора, электромагнитной природы света, электромагнитных волн радио- и СВЧ-диапазона - и термодинамикой - открытие общефизического закона сохранения энергии, паровой машины и двигатель внутреннего сгорания, ракетного двигатель, а также фантастические успехи атомно-молекулярного учения о строении физического вещества - открытие электрона в самом конце 19 века, а также структуры атома, открытие атомного ядра, ядерной физики и физики элементарных частиц - все это уже к 1926-27 гг., как снежный ком, смело механистическую философию природы и заменило ее правильным пониманием хотя и существенной, но все же в целом ограниченной роли механики в физической науке, которая в 20 в. Нам всем известна со школы.

Но это произошло в 20 в., а мы хотим заняться сейчас историей исследований конца 19 в. - начала 20 в., зародившихся на основе критики фундаментальных основ ньютоновской механики, связанных с появлением теории относительности и релятивистской механики.

Проблема ньютонова абсолютного пространства и существования в природе класса инерциальных систем отсчета

Проблема светоносного эфира и существования на Земле эфирного ветра

ГИПОТЕЗА ФРЕНЕЛЯ

ПРОБЛЕМА ПРАВИЛЬНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ПРЕОБРАЗОВНИЙ ЛОРЕНЦА

Уравнения Максвелла

Эксперимент Майкельсона-Морли

Преобразования Лоренца

Понятия абсолютного и относительного механического движения у Ньютона

Относительный характер механического движения

Абстракция

Неинерциальные системы отсчёта и силы инерции

Пример 1

Пример 2

Астрономические и земные измерения скорости света

Интервал времени T между двумя последовательными затмениями спутника

Астрономическое измерение скорости света

Эффект аберрации

Теория Френеля частичного увлечения эфира движущимся телом и его теория аберрации

Формула Френеля

Гипотеза Френеля о частичном увлечении эфира

Опыты Араго и Физо

Угл аберрации

Рассмотрим звезду, расположенной точно в полюсе эклиптики

Геометрическая оптика неоднородной прозрачной среды, пронизываемой движущимся через нее эфиром

Теорема Лоренца

Принцип Гюйгенса

Частный случай движения Земли и прозрачной Среды

Доказательство теоремы Лоренца

Теория абберации Стокса

Нулевое приближение

Гипотеза Стокса.

Механический принцип относительности. Инвариантность относительно преобразований Галилея

Одномерное волновое уравнение

Рассмотрим волну, распространяющуюся в отрицательном направлении оси x.

Электродинамический принцип относительности

Обсуждение понятия скорости тела и построения полей времени в покоящейся и движущейся системах отсчета.

Кинематический вывод преобразований Лоренца

Приведем еще один пример. Твердый стержень AB пусть движется в положительном направлении оси x.

Пример 2 Посмотрим теперь на три указанных мгновенных точечных события с точки зрения системы отсчета K'. Мы увидим, что в точке x1' в момент времени t' был испущен в положительном направлении оси x' короткий световой импульс, который в момент времени t2' достиг точки x2', отразился в ней и в момент времени t3' оказался в точке x3', причем теперь x3' ¹ x1'.

Приступим к решению полученного функционального уравнения. Начнем с того, что продифференцируем это уравнение по x2. Получим тогда соотношение, которое будем называть продифференцированным функциональным уравнением  на общую двойку можно сократить все три слагаемые (производная от последнего, третьего слагаемого в исходном функциональном уравнении равна нулю, так как оно не зависит от  ). В полученном дифференциальном уравнении положим теперь  и  .

 

Общее решение полученного очень простого дифференциального уравнения легко найти, если перейти к переменным   и  и показать, что в новых переменных это уравнение имеет вид

Так как при произвольных  аргументы функций в правой и левой частях равенства различны и могут принимать совершенно произвольные значения, то приходим к заключению, что  

Таким образом, приходим к следующему основному функциональному уравнению для искомой функции: которое выполняется при произвольных значениях  и .

Найдем вид этой функции. Подставим полученное выражение для функции   в продифференцированное функциональное уравнение.

Предположим, что общие начала отсчета координат и времени в системах отсчета K и  согласованы таким образом, что мгновенное точечное событие с координатами 0,0 в системе отсчета K имеет в системе отсчета   координаты 0,0 ( тоже нулевые координаты), 

Сравнивая друг с другом приведённые пары формул преобразований , приходим к заключению, что имеют место следующие четыре равенства:

Длина движущегося стержня , как видим, меньше его собственной длины l0 . Движущийся стержень как бы сокращается вдоль направления своего движения. Однако это не истинное, а кажущееся сокращение, более точно, это исключительно кинематический эффект, целиком обязанный принятому определению локального поля времени в движущейся системе отсчёта.