Založ si blog

Transformácia dráhy a času

Pokračujem v článkoch od hmoty a chcel by som sa dostať ku téme prečo museli sme vytvoriť teóriu relativity. Články sú dosť fádne a málo kto mal v škole rád fyziku. bohužiaľ celkom bez vzorcov sa mi to nedá napísať.

Postupom času bolo potvrdené, že rýchlosť svetla vo vákuu je najväčšia rýchlosť. Nie je tlmená ale stála pretože výraz ε0*μ0 čo je vlastne 1/v² vo vlnovej rovnici je stály. Zmene elektrostatickej intenzity v priestore a čase vytvára elektromagnetickú indukciu ktorá je kolmá na elektrickú intenzitu. Zmena času prebieha rýchlosťou svetla. Potom uhol indukcie je kolmý na súradnice elektrickej intenzity, vlastne je spozdený o 45°. Keď na osy x bude elektrická intenzita +E max tak magnetická indukcia B na osy x bude 0. V priestore to vyzerá ako keby sa vlna točila. Pretože je stále vytváraná tak musí aj odchádzať keď prestane pôsobiť zmena elektrickej intenzity elektromagnetická vlna zanikne ale posledná vlna odíde, nemá ju čo držať a energia sa nemôže stratiť, musí vytvoriť prácu.

Meter bol definivaný ako vzdialenosť dvoch vrypov na etalóne v Medzinárodnom inštitúte mier a váh ktorý je v Paríži. Rýchlosť svetla vo vákuu sa nedá zmerať pretože nevieme vytvoriť dokonale vákuum a permeabilitu a permitivitu sme si prispôsobili najbližšie k hodnotám vo vzduchu. Definíciu metra potom upravili tak, že 1m je vzdialenosť ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 s. Pretože rýchlosť svetla sa určila priamo z najpresnejších meraní na 299 792 458 m/s, potom aj permitivita vákua sa určila dosť šalamúnsky ε0=1/μ0*c². Permeabilita vákua μ0 máme určené presne 4π*0,0000001. Hodnota ε0 bola tiež určená dohovorom presne na 0,000000000008854187 F/m Nie je celkom presná iba je určená pre stanovenie permitivity materiálov ako základ násobenia ε=ε0*εr.

Pretože sme mali definovanú najväčšiu rýchlosť potom by pri sčítaní rýchlostí vznikli problémy a tiež by nebolo možné fyzicky niečo urobiť také aby sa rýchlosti spočítavali rýchlejšie ako svetlo. Predsa dnes máme zariadenia, urýchľovače častíc kde napr. jadrá niektorých ťažkých kovov sa zrážajú voči sebe a ich jednotlivé rýchlosti sú blízke rýchlosti svetla vo vákuu. Rýchlosť svetla vo vákuu c je umelá hodnota ale veľmi presne určená.

Ešte zo základnej škole na fyzike sa prebelrali vzťahy medzi vzdialenosťou rýchlosťou a časom. Základné boli, dráha x / čas t = rýchlosť v. Matematicky zapísané vyzerá v=x/t. Zoberme si ale iný prípad. Poznáme dráhu x, poznáme rýchlosť v a poznáme čas t za ktorý prejde bod na dráhe. Aká vzdialenosť nám chýba do vzdialenosti x. Matematický zápis je x´=x-v*t. S toho nám vychádza pre x=v*t+x´. Keď si poslednú rovnicu vydelíme časom t máme zápis x/t=v+x´/t. Dráha / čas je rýchlosť potom môžeme rovnicu napísať u=v+u´. je vypočítaná rýchlosť ktorú musí bod prejsť aby za čas t dosiahol vzdialenosť . u je súčet rýchlostí a udáva akú rýchlosť by sme museli mať aby sme dosiahli vzdialenosť x za čas t. Sú to tzv. Galileiho transformácie vzdialenosti a času na rýchlosti.Tieto vzorce sú celkom logické.

Ale uvažujme že najvyššia rýchlosť je rýchlosť svetla vo vákuu c. Potom v rovnici x´=x-v*t, x nesmie byť väčšie ako c*t. V tom prípade ani nemôže byť väčšie ako c*t´. Dostávame čas ktorý pri normálnom prepočte nie je. Tento nepomer si všimol holandský fyzik Hendrik Antoon Lorentz. Uvažoval že do výpočtu je potrebné zahrnúť konštantu ktorá by zahrnovala rýchlosť bodu, voči rýchlosti svetla. Potom vzorce by vyzerali x´=k*(x-v*t) a x=k*(x´+v*t´). Čas vypočítame tak že rovnicu x´=k(x-v*t) vydelíme c a máme t´=k*(t-t*v/c). Ďalšou úpravou, za čas t dosadíme x/c, dostaneme rovnicu t´=k((t-(v*x)/c²)). Potom analogicky dostaneme pre čas t=k((t´+(v*x´)/c²)).

Konštantu Lorentz odvodil so vzorca x=k*(x´+v*t´). Dosadil za x´=k*(c*t-v*t´) a za t´=k*(t-c*t/c². Upravený vzorec vyzerá c*t=k*(k(c*t-v*t)+k(t-c*t*v/c²)*v)). Roznásobením a spočítaní dostávame c*t=k²*((c*t-(c*t*v²)/c²)). Vydelením rovnice c*t dostávame 1=k²(1-v²/c²). Z toho dostávame k²=1/(1-v²/c²), po odmocnení máme k=1/√/(1-v²/c²). Konštanta sa nazýva Lorentzov alebo gama faktor, značí sa γ=1/√/(1-v²/c²).

Pri spočítaní rýchlosti u=x´/t+v, rozpíšeme si za u=x/t za u´=x´/t´. po dosadení za x= γ*(x´+v*t´) a za t= γ*(t´+v*t´). dosadením do vzorca x/t dostávame ((γ*(x´+v*t´))/ γ*(t´+x´*v/c²). γ sa nám vykráti. Vydelením čitateľa aj menovateľa dostávame vzorec x/t=(x´/t´+v)/1+((x´/t´)*v)/c²)). Vzťahy u=x/t a u´=x´/t´dosadíme do konečného vzorca a dostávame u=(u´+v)/(1+(u*v)/c²). To je správny vzorec pre sčítanie rýchlostí. Pre malé rýchlosti nám stačí obyčajný pretože u*v/c² je zanedbateľné.

Lorentz spolupracoval s Einsteinom a dá sa povedať gama faktor γ=1/√/(1-v²/c²) a relativistické skladanie rýchlostí u=(u´+v)/(1+(u*v)/c²) je začiatok teórie relativity. Einstein s toho odvodil relativistickú hmotnosť a to bol začiatok slávnej rovnice E=m*c², hovorí že celková energia je hmotnosť krát rýchlosť svetla na druhú ale hmotnosť je závislá na rýchlosti. m nie je hmotnosť ktorá sa odváži.

Tieto vzorce sú jednoduchšie ako minule ale pre ich pochopenie je potrebné trochu obrazotvornosti. Vyzerá to že fyzika bola zostavená podľa matematiky ale v skutočnosti bola vysoká matematika zostavená podľa fyziky počnúc Newtonom.

Newtonové jablká III

19.05.2017

Najväčšiu zásluhu Newton mal pri vytvorení gravitačného zákona. Zásadné zistenie bolo, že telesá majú zrýchlenie počas pádu. To znamená, že bude na ne pôsobiť počas pádu konštantná viac »

Newtonové jablká II

11.05.2017

Na konci predchadzajúceho článku som spomenul kinetickú energiu. Čo je to vlastne energia vo fyzike. V normálnej hovorovej reči môžeme povedať ten má energiu. To isté bude platiť vo fyzike, viac »

Newtonové jablká

11.04.2017

Trochu začnem od počiatkov modernej fyziky. Anglický fyzik a matematik Izak Newton matematicky popísal na základe svojich meraní aj Galileových meraní pohybov planét, základné zákony mechaniky viac »

Španielsko, mapa, Madrid

Španieli zmarili ďalší útok autom, zastrelili päť mužov

18.08.2017 03:00, aktualizované: 05:00

Španielska polícia v noci zo štvrtku na piatok zabila päť ľudí, ktorí sa v osobnom automobile pokúsili zrážať chodcov v meste Cambrils.

Barcelona, útok

Svetoví politici a aj športovci odsúdili útok v Barcelone

17.08.2017 22:07, aktualizované: 18.08.2017 00:16

Pri teroristickom útoku v metropole Katalánska zomrelo najmenej 13 ľudí a viac ako 100 bolo zranených.

fico

Fico: Konal som razantne, ale korektne

17.08.2017 20:00

Premiér Robert Fico je presvedčený, že vládni partneri sú schopní pokračovať ďalej. O situácii v koalícii poskytol exkluzívny rozhovor denníku Pravda.

Smolíková

Povedie ministerstvo školstva Smolíková?

17.08.2017 19:00

Takmer po roku a pol úradovania skladá minister školstva Peter Plavčan (nom. SNS) zbrane. Nohy mu podrazilo pochybné rozdeľovanie eurofondov za 600 miliónov eur.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 94
Celková čítanosť: 163729x
Priemerná čítanosť článkov: 1742x

Autor blogu

Kategórie