Szczególna Teoria Względności - "gdzie byli rodzice?!"

Prowadzący

Michał Tomasz Godziszewski Piotr Kucharski

Opis

Podstawy Szczególnej Teorii Względności:

  • postulaty Einsteinowskie, transformacja Lorentza,
  • dylatacja czasu, kontrakcja długości,
  • paradoks bliźniąt, związek STW z elektromagnetyzmem,
  • relatywistyczne pojęcia energii i pędu, równoważność masy i energii,
  • wyprowadzenie zasad zachowania z symetrii i poprzez analizę zderzeń przy wykorzystaniu pojęcia układu środka masy

Program zajęć

1. Wyprowadzenie transformacji Lorentza z zasady względności (ze stałą we wszystkich układach maksymalną prędkością jako wnioskiem - bez postulatu stałości prędkości światła jako założenia!) .

2. Dyskusja transformacji Lorentza, zjawisk dylatacji czasu oraz kontrakcji długości i pojęcia niezmienniczego interwału; realność fizyczna transformacji Lorentza na podstawie przykładów ze szczególnym uwzględnieniem związków STW z elektromagnetyzmem

3. Paradoks bliźniąt w świetle najnowszych badań z użyciem intuicyjnie wprowadzonych pojęć przestrzeni wielospójnych oraz przy pomocy dyskusji nad orbitami fotonowymi.

4. Wyprowadzenie zasad zachowania pędu i energii oraz równoważności masy i energii w oparciu jedynie o symetrię i zasadę względności; relatywistyczne zasady zachowania energii i pędu a zderzenia - dyskusja z wykorzystaniem pojęcia układu środka masy.

5. Wykorzystywanie STW w badaniach fizyki cząstek elementarnych - STW a akceleratory.

Forma:

Interaktywny wykład przeplatany zadaniami - zajęcia o charakterze konwersatoryjnym z aktywnym udziałem słuchaczy - całość wsparta poprzez liczne przykłady, pytania i zagadki tak, aby jak największa część wywodu teoretycznego i zastosowań była wykonywana przez słuchaczy .

Wymagania

Znajomość materiału fizyki ze szkoły średniej co najmniej na poziomie dobrym,
zainteresowanie tematyką warsztatów.
Umiejętność wykonywania elementarnych przekształceń algebraicznych na poziomie szkoły średniej.

Zadania kwalifikacyjne

Zadania wstępne:

I. Zadania rachunkowe
1. W słowiańskim porcie do brzegu dobiła łódź o masie M i długości l. Z jej końca dalszego od brzegu maszeruje Nergal o masie m. O jaką odległość łódź oddali się od brzegu, gdy artysta dotrze do drugiego końca swej pogańskiej łajby?
2. Biedronka i żuczek spacerują wzdłuż krawędzi stołu o wymiarach 1m × 1m. W pewnym momencie są w sąsiednich rogach (żuczek w lewym górnym rogu, biedronka w lewym dolnym), żuczek zmierza z prędkością v1 = 2 cm/s w stronę biedronki (w kierunku ‘południowym’), a biedronka ucieka z prędkością v2 = 1 cm/s w kierunku ‘wschodnim’. Kiedy odległość między biedronką a żuczkiem będzie najmniejsza i ile wyniesie, jeżeli nie zmieniają kierunku ruchu (tzn. nie mogą się gonić)?
3. Dwóch rowerzystów startuje w odległości 40 km od siebie i zbliżają się do siebie, a każdy z nich porusza się z prędkością 20 km/h. Z koła jednego rowerzysty startuje mucha, która leci z prędkością 40 km/h do drugiego rowerzysty, po dotarciu do koła jego roweru zawraca, itd. aż zostanie zgnieciona przez koła rowerów. Jaką drogę przebędzie mucha?

II. Pytania opisowe:
1. Z teorii względności wynika, że jeśli kilku obserwatorów rejestruje dwa zdarzenia A i B, może się zdarzyć, że dla jednego z nich wcześniejsze jest zdarzenie A, a dla drugiego zdarzenie B. Co byś odpowiedział koledze, który zapyta Cię, jak jest naprawdę?
2. Marynarz śpi na statku, ułożywszy ciało wzdłuż kierunku ruchu tak, aby nogi wskazywały na dziób. Dokładnie nad nosem marynarza jest dziura w pokładzie, przez którą skapuje woda. Gdzie trafiają krople (dokładnie na nos, bardziej w kierunku czoła czy może podbródka?), jeżeli statek płynie ruchem jednostajnym prostoliniowym?
3. Czy bezmasowa cząstka (np. foton) poruszająca się w pewnym układzie odniesienia z prędkością c może znajdować się w spoczynku w innym układzie? Odpowiedź uzasadnić.

Dodatkowe informacje

moc.liamg|ikswezsizdogtm#moc.liamg|ikswezsizdogtm
moc.liamg|iksrahcukfjp#moc.liamg|iksrahcukfjp
Pod te OBA adresy proszę wysyłać rozwiązania zadań kwalifikacyjnych.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License