Bài 50. Thuyết tương đối hẹp

HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Tiên đề II a Sự co độ dài b Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động Tiết 83... HẠN CHẾ CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN• Cuối thế kỷ XIX , đầu thế kỷ XX người ta phát

CHƯƠNG VIII SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

50 THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

51 HỆ THỨC ANH XTANH GIỮA

KHỐI LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG

TÓM TẮT CHƯƠNG VIII

PHT

1 HẠN CHẾ CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN

2 CÁC TIÊN ĐỀ ANH-XTANH

Tiên đề I

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Tiên đề II

a) Sự co độ dài

b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động

Tiết 83

1 HẠN CHẾ CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN

• Cuối thế kỷ XIX , đầu thế kỷ XX người ta phát hiện ra rằng trong những trường hợp vật chuyển động với tốc độ xấp xỉ bằng tốc độ ánh sáng thì

cơ học Niu-tơn không còn đúng nữa!

• Năm 1905 Anh xtanh xây dựng một lý thuyết tổng quát hơn cơ học Niu-tơn gọi là thuyết tương đối hẹp

Mô tả không gian và thời gian theo hai lý thuyết Gọi lo là chiều dài tự nhiên của vật ( khi vật đứng yên )

Gọi l là chiều dài của vật chuyển động ( có tốc độ v )

Gọi Δto là thời gian gắn với vật chuyển động

Gọi Δt là thời gian gắn với quan sát viên đứng yên

Cơ học cổ điển

l = lo

Δt = Δto

Không gian , thời gian là tuyệt đối !

Thuyết tương đối hẹp của Anh xtanh

l .? lo

Δt ? Δto

Không gian , thời gian là !

Đứng yên

Δt

lo

Chuyển động v nhỏ

Δto

l

2 CÁC TIÊN ĐỀ ANH-XTANH

Các định luật vật lí (cơ học, điện từ học,…) có cùng

một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính

Tiên đề I (nguyên lí tương đối):

Tiên đề II (nguyên lí về sự bất biến của tốc độ ánh sáng):

Tốc độ ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn bằng c trong mọi hệ quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào tốc độ của nguồn sáng hay máy

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Xét một thanh nằm yên dọc theo trục tọa độ trong hệ quy chiếu quán tính K, có độ dài riêng l0

a) Sự co độ dài

Khi thanh chuyển động với tốc độ v dọc theo trục tọa

độ của hệ K, độ dài l của thanh này có giá trị bằng:

2

= − v <

c

Vậy độ dài của thanh đã bị co lại theo phương chuyển động → khái niệm không gian là tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu quán tính

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP a) Sự co độ dài

chiều dài riêng 1 m chuyển động với tốc độ v = 0,6c

Học sinh giải

→ Độ co chiều dài: l0 – l = 1 – 0,8 = 0,2 m

0 6

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động

Tại một điểm cố định M’ của hệ quán tính K’, chuyển động với tốc độ v đối với hệ quán tính K có một hiện tượng diễn ra trong khoảng thời gian Δt0 đo theo đồng

hồ gắn với K’

Khoảng thời gian xảy ra hiện tượng này đo theo đồng

hồ gắn với hệ K là Δt, được tính theo công thức:

0

0 2

2

1

∆

∆ = > ∆

−

t

v c

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động

Vậy đồng hồ gắn với vật chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên (hệ K) → khái niệm thời gian là tương đối, phụ thuộc vào sự lựa chọn

hệ quy chiếu quán tính.

C2 Sau một giờ tính theo đồng hồ chuyển động với tốc độ v = 0,6c thì đồng hồ chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên bao nhiêu

giây ?

HỌC SINH GIẢI

0

1

125

0 6

t

∆

0 125 1 0 25 900

t t , , h s

→ ∆ − ∆ = − = =

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động

Mô tả không gian và thời gian theo hai lý thuyết Gọi lo là chiều dài tự nhiên của vật ( khi vật đứng yên )

Gọi l là chiều dài của vật chuyển động ( có tốc độ v )

Gọi Δto là thời gian gắn với vật chuyển động

Gọi Δt là thời gian gắn với quan sát viên đứng yên

Cơ học cổ điển

l = lo

Δt = Δto

Không gian , thời gian là tuyệt đối !

Thuyết tương đối hẹp của Anh xtanh

l < lo

Δt > Δto

Không gian , thời gian là tương đối !

( Phù hợp với triết học duy vật biện chứng )

Đứng yên

Δt

lo

Chuyển động v nhỏ

Δto

Δt

lo

Chuyển động có v

Δto

l

Câu 1: Khi nguồn sáng chuyển động, tốc độ truyền ánh sáng trong chân không có giá trị

A nhỏ hơn c

C lớn hơn hoặc nhỏ hơn c, phụ thuộc vào phương truyền và tốc độ của nguồn

D luôn bằng c, không phụ thuộc vào

phương truyền và tốc độ của nguồn

B lớn hơn c

CỦNG CỐ

Câu 2: Một cái thước chuyển động dọc theo chiều dài của nó, độ dài của thước đo trong hệ quán tính K

A không thay đổi

C dãn ra, phụ thuộc vào tốc độ chuyển

động của thước

D co lại theo tỉ lệ

B co lại, tỉ lệ nghịch với tốc độ của thước

2 2

1 v

c

−

CỦNG CỐ

Bằng chứng thực nghiệm nào chứng

tỏ thuyết tương đối hẹp là đúng ?

Hạt mêzôn π+ sinh ra ở thượng tầng khí quyển có thời gian sống Δto =2,2.10 -8 s , tốc độ v= 0,99999999c , theo cơ học cổ điển hạt chỉ đi được v Δto = 6,5 m

Theo thuyết tương đối thời gian sống của hạt đối với mặt đất

Hạt đi được quãng đường v.Δt = 46 km Vì vậy người ta có thể tìm thấy hạt mêzôn π+ ở mặt đất Phù hợp thực tế !

0 2

2

0 7000 1

t c

v

t

−

∆

=

∆

1 HẠN CHẾ CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN

2 CÁC TIÊN ĐỀ ANH-XTANH

Tiên đề I

3 HAI HỆ QUẢ CỦA THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Tiên đề II

a) Sự co độ dài

b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động

Không mâu thuẩn , cơ học cổ điển là trường hợp riêng của thuyết tương đối hẹp khi v << c !

Thuyết tương đối hẹp có mâu thuẩn với cơ học Niu-tơn không ?

DẶN DÒ

Bài tập về nhà : 1,2,3,4 trang 256 sách

giáo khoa

Xem trước bài “ HỆ THỨC ANH XTANH

GiỮA KHỐI LƯƠNG VÀ NĂNG LƯỢNG “