Teoria relativităţii restrânse (TRR) 1. Noţiuni introductive

1. Teoria relativităţii restrânse (TRR)1. Noţiuni introductive Valerica Baban Aceste lecţii au la bază cartea profesorului Tatsu Takeuchi, “An Illustrated Guide to Relativity “ , CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2010 Ilustraţiile grafice au fost preluate din cartea amintită mai sus.

2. Cuprins • Ce este TRR ? • Scurt Istoric. • Sisteme de referinţă. • Relativitatea mişcării mecanice. • Principiul inerţiei ( principiul I ) • Sisteme de referinţă inerţiale şi neinerţiale . • Este Pământul un SRI ? • Sistemele de referinţă şi principiile mecanicii newtoniene.

3. 1. Ce este TRR ? • 1905 , A. Einstein – “ Despre electrodinamica corpurilor aflate în mişcare.” • O teorie despre mişcarea corpurilor ( mişcare = orice proces în care poziţia copurilor se modifică în timp ) • teorie despre spaţiu şi timp. • teorie despre cum anume spaţiul şi timpul sunt percepute diferit de diferiţi observatori. • Cuvântul “electrodinamică” indică faptul că TRR are o legătură cu lumina . Lumina este o undă electromagnetică . • Viteza luminii are un rol foarte important în cadrul TRR.

4. 1. Istoric • Galileo Galilei(1564–1642) - Dialogues Concerning Two Sciences – pricipiul inerţiei (I al mecanicii) . • sir Isaac Newton (1642–1727) • PhilosophiaeNaturalisPrincipia Mathematica - 1687 • Principiile mişcării mecanice • Teoria gravitaţiei • Pricipiile mişcării mecanice au fost valabile timp de 200 de ani de la formularea lor • Sunt valabile şi astăzi în cele mai multe situaţii vizând mişcarea la suprafaţa Pământului şi chiar în sistemul solar atât timp cât vitezele nu sunt foarte mari. • Viteza luminii ??? - nu poate fi integrată în teoria Galilei-Newton. • Albert Einstein (1879–1955) , • Teoria relaţivităţii restrânse • Teoria relativităţii generalizate.

5. 3. Sisteme de referinţă • Studiul mişcării mecanice a unui obiect presupune cunoaşterea răspunsului la următoarele întrebări : • Este obiectul în mişcare sau în repaus ? • Care este direcţia de mişcare ? • Care este viteza ? • Se modifică în timp viteză sau direcţia de mişcare ? • Care sunt cauzele acestor modificări ? • Pentru a răspunde corect trebuie precizat ceea ce în fizică numim SISTEM DE REFERINŢĂ.

6. 3. Sisteme de referinţă CEASORNIC – în repaus faţă de SR ales CORP DE REFERINŢĂ – considerat prin definiţie fix

7. 3. Sisteme de referinţă Se poate folosi ceasul ca origine a SR

8. 4.Relativitatea mişcarii mecanice SR al maşinii SR al copacului

9. 4. Relativitatea mişcarii mecanice

10. 5. Principiul inerţiei • Un corp aflat în repaus rămâne în respaus dacă asupra sa nu acţionează nici o forţă. • Un corp aflat în mişcare rectilinie uniformă în raport cu un SR îşi păstrează această stare atât timp cât asupra sa nu acţionează nici o forţă . Prima parte a acestui principiu este destul de evidentă : un corp nu se mişcă fără o intervenţie exterioară . O doua parte însă a fost destul de greu de înţeles pănă la Galilei datorită efectelor forţelor de frecare .

11. 5. Principiul inerţiei Un obiect nu se mişcă fără o intervenţie exterioară In prezenţa frecării obiectul se deplaseză când este împins.... In absenţa frecării ... obiectul îsi continuă mişcare un timp infinit chiar dacă acţiunea exterioră încetează .. . dar se opreşte când forţa exterioară încetează

12. 5. Principiul inerţiei • In esenţă principiul inerţiei afirmă faptul că obiectele se opun încercării de a li se schimba starea de mişcare . Această proprietate generală a corpurilor este numită inerţie. Incetinire Accelarare Schimbarea direcţiei

13. 6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale • Principiul inerţiei nu este valabil în toate sistemele de referinţă . • De exemplu când ne aflăm în maşină şi accelerăm sau frânăm corpul nostru este împins în spate sau în faţă . • Cauza este legată de faptul că maşina ca SR este accelerat sau frânat.

14. 6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale viteză constantă Principiul inerţiei este valabil doar intr-o clasă particulară de SR numite SR INERTIALE - SRI 2 1 Nici o forţă netă nu este aplicată bilei. Ea se află în miscare rectilinie uniformă faţă de Gigel 1. Gigel 1 este un SRI. Nici o forţă netă nu este aplicată bilei. Ea se află în repaus faţă de Gigel 2. Gigel 2 este un SRI.

15. 6. Sisteme de referinţă ineţiale şi neinerţiale Vagonul se mişcă accelerat F Bila se mişcă ca şi cum o forţă netă s-ar aplica asupra sa , deşi această forţă nu există. Nu este respectat principiul inerţiei se mişcă repede Vagonul este un SR neinerţial SRNI

16. 7. Este Pământul un SRI inerţial ? • Pământul datorită mişcării sale de rotaţie în jurul propriei axe şi mişcării de revoluţie în jurul Soarelui nu este un SR inerţial. • Efectul rotaţiei în jurul propriei axe este resimţit prin variaţia greutăţii corpurilor pe suprafaţa Pământului. La ecuator efectul este mai puternic decât la Poli , diferenţa este cam de 3%. • Efectul mişcării de revoluţie se resimte de asemenea prin variaţii ale greutăţii între periheliu şi afeliu Efectul mişcării de revoluţie este mult mai mic 0,006%

17. 7. Este Pământul un SRI inerţial ? • Pentru foarte multe situatii practice dar şi în cazul acestei prezentări se poate considera cu o bună aproximaţie că Pământul este un SRI . • Până la N. Copernicus (1473–1543) s-a crezut că Pământul este fix. • Intr-o bună aproximaţie în raport cu Pământul este valabil principiul inerţiei .

18. 7. Este Pământul un SRI inerţial ? SR al Pământului SR al Soarelui

19. 8. Sistemele de referinţă şi principiile mecanicii newtoniene.