tema 7 relativitat
TRANSCRIPT
ELS FONAMENTS DE LA FÍSICA CLÀSSICA
On són vàlides les lleis mecàniques? No es possible
establ ir un s istema de referència (SR) en repòs absolut. Però, es poden detectar SR en moviment relat iu uniforme.
Es possible diferenciar els sistemes inercials?
Principi de relat ivitat de Gali leu
És impossible posar de manifest el moviment rectilini i uniforme d’un sistema respecte a altre sistema de referència inercial mitjançant experiments mecànics realitzats en aquest.
Conclusió Les lleis físiques havien de
ser vàlides en tots els sistemes inercials, alhora que oferiren descripcions pròpies per a cada sistema però adaptables als altres sistemes inercials (Principi de Relativitat)
Principi de relativitat
Interacció de les l leis mecàniques i
electromagnètiques
Cal reflexionar! Les ones es propaguen per
un medi a velocitat constant.
La llum és una ona electromagnètica que es propaga per l’èter amb velocitat constant de
Conclus ió: L’èter ompli l ’espai absolut per on v iat ja la l lum.
En conseqüència, es podria evidenciar l ’espai absolut?
El medi determina la velocitat de
l’ona
La llum es propaga per tot
l’espai
Es possible detectar l’espai absolut? A la recerca experimental
de l’èterL’experiment de Michelson i
Morley
La Terra es mou pel teòric èter, i per això la velocitat relativa de la llum hauria de ser variable i
percebre el “vent d’èter”
Per explicar-te el fonament de l’experiment. Imagina un recipient quadrat (piscina) que es mou, per la tracció d’un vaixell per l’aigua estancada (l’èter) d’un llac. Dins de la piscina mòbil neden dos persones (rajos de llum ) amb idèntica rapidesa respecte l’aigua. Quin nedador guanya la cursa (anar i tornar al punt d’eixida)?
Però, els resultats experimentals no evidenciaven cap diferència en la velocitat
de la llum pels diferents camins.Ara bé, pot ser hi ha errors
experimentals. Per això, cal repetir-lo moltes vagades.
Malgrat tot, sempre s’obté que no hi ha variació de la velocitat de la llum .
Com explicar aquest fet?
Les lleis mecàniques de Newton són identiques en els diferents sistemes de referència inercials, sistemes que es mouen amb moviment de translació uniforme, evidenciant una simetria en els principis mecànics.
La natura relativa del magnetisme (recordem que l’origen del magnetisme està associat al moviment relatiu de càrregues) dóna lloc a que els diferents sistemes inercials no siguen equivalents des del punt de vista electromagnètic.
Els problemes de la física clàssica
La solució del problema: la teoria de relat ivitat
Primer postulat . Les lleis físiques, tant les mecàniques com les electromagnètiques, són les mateixes en tots els sistemes de referència inercials.
Segon postulat . La velocitat de la llum és constant per un SRI amb independència del moviment de la font emissora.
Aquets són els meus POSTULATS
a) La l lum es propaga a la mateixa velocitat en tots els SRI.
b) La velocitat de la l lum és la velocitat màxima que cap altra ent itat f ís ica pot assol ir ( l ímit de velocitat).
c) L’espai i e ls temps són dos magnituds dependents i relat ives a l SRI.
En primer l loc, la l lum es propaga pel buit . Per tant, ca l renunciar a la idea del suposat èter.En segon l loc, la combinació dels meus postulats impl ica:
El temps i l ’espai són dependents i relat ius?
Un mateix fenomen es pot analitzar des de dos referents diferents. Per exemple, la trajectòria d’una pilota.
Quina és la trajectòria correcta?
Un fenomen natural: la desintegració dels muons (partícules inestables que travessen l’atmosfera)
L’observacióPer a l ’observador terrestre
Explicació del fenomenRespecte el
observador terrestre Respecte la part ícula
El muons estan en moviment.
El període de desintegració augmenta amb la seua velocitat (dilatació temporal)
Els muons són en repòs i e l seu període de desintegració és constant.
L’atmosfera (espai que passa pel l loc on és e l muó) té velocitat.
L’atmosfera es contrau pel seu moviment (contracció de longitud)La partícula ha
recorregut més espai per
augmentar el temps de
desintegració
Un factor important en relativitat
El factor gammaCom calcular el factor γ
Dada: V = n·c Calcular β: = n·c / c = nβ
Calcular β2
Calcular
Calcular
Aplicació. Calcula el factor γ quan:b)v = 0,1 c; b) V = 0,5 c; c) v = 0,8 c; c)v= 0,9 c; e) v = 0,95 c
Quan el factor γ és 1?
Com mesurar el temps?
El rel lotge de l lum?El temps depèn del SRI
Per mesurar el temps cal utilitzar de referent la llum, per ser la seua velocitat sempre constant i independent del SRI.
“rellotge de llum”
La dilatació del temps
Identif icació de termes Relació
Cal diferenciar temps propi (interval de temps del fenomen que té lloc en un SRI que no canvia de lloc) i temps impropi (respecte un SRI on el fenomen es desenvolupa en llocs diferents)
Temps impropi
Temps propi
Factor gamma
Problemes d’apl icació
Contracció longitud
Identif icació de termes RelacióLongitud pròpia
Longitud impròpia
Factor gamma
Observació: La contracció s’efectuanomés en la d irecc ió del moviment, tant quan s’acosta com quan s’a l lunya de l ’observador.
PROBLEMES D’APLICACIÓ
La s imultaneïtat
ConcepteLa simultaneïtat és relativa
Per a definir la simultaneïtat hem de prendre de referència l’única magnitud física invariable, la velocitat de la llum; en conseqüència, afirmarem que dos successos són simultanis, en un sistema de referència, si els senyals lluminosos produïts pels successos citats arriben alhora a l’observador
La necessitat d’una nova dinàmicaUna activitat per analitzar
Una prova: l ’experiment de Bertozzi
La def inició de les magnituds dinàmiques
Quantitat de moviment L’energia
Energia d’un cos lliure:
Energia en repòs :
Energia cinètica:
PROBLEMES PER PRÀCTICAR
L’EQUACIÓ REVOLUCIONARIAE = m·c 2
En paraules d’einstein Com interpretar- la
L’equació atribueix a tot cos o partícula una energia pròpia o en repòs directament proporcional a la seua massa. Segons Einstein:
“massa i energia són essencialment anàlogues
doncs només són express ions del mateix
ens”.
La relació entre les variacions d’energia i massa en un sistema
Relació entre les variacions de massa i energia Conseqüència
Amb això, es vinculen els principis de conservació d’energia i massa: si l’energia d’un sistema aïllat es conserva, la massa haurà de conservar-se també. Per tant, existeix una interdependència entre la conservació de la massa i l ’energia, la qual cosa proporciona un nou significat a l’energia, ja que aquesta no es pot presentar sense un suport material.
«Si un cos allibera l’energia E en formaΔ de radiació, la
seua massa disminueix en la quantitat ΔE/c2”
Proves de la relació entre variacions de massa i d’energia
Fusió nuclear Fissió nuclearPerò, estic en contra del
desenvolupament de l’armament nuclear!!!!
Cal cercar solucions no bèl·liques als conflictes
Relacionant idees
Comparació entre la mecànica clàss ica i relat ivista
Quina és la divulgació de la revolució relat ivista? Un vídeo per anal itzar
Fins ací la re lat iv itat
especial
Pots iniciar l’estudi de la relativitat general al llibre o buscar informació per completar l’explicació. Però, per aquest curs això és prou.