Füüsika: Relatiivsusteooria

Relatiivsusteooria kehtib suurte kiiruste juures. Jaguneb kaheks :
1. Üldrelatiivsus Aja, ruumi, gravitatsiooni vahelised seosed
2. Erirelatiivsus (ühtlane ja sirgjooneline liikumine) Tugineb relatiivus- ja valguse&kiiruse konstantsuse printsiibile
Relatiivsusprintsiip – kõik füüsikaseadused on kõigis inertsiaalsüs. ühesugused. Taustsüs. loetakse taustkeha, temaga seotud koordinaadistikku ja ajamõõtmissüs (kell). Inertsiaalsüsteemiks on need taustsüsteemid, mille suhtes keha liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt (kõik Maaga seotud)
Kiiruste liitumine – 100 km/h → ← 90 km/h – vastutuleva auto suhtes liigud 190 km/h;
120 km/h → 100 km/h → - mööduva auto suhtes liigud 20 km/h
Kiiruse leidmine – Keha (auto) liigub tausta (vagun) suhtes kiirusega u, taust (vagun) ise liigub(samas suunas) teise tausta (mets) suhtes kiirusega v. Keha (auto) kiirus teise tausta suhtes on u'. u' = u + v (või u-v). Kui kiirused kasvavad suurteks, siis see enam ei kehti- toimub relativistlik kiiruste liitumine - u' = u-v/(1+uv/c²) Kui silmside taustaga puudub, ei taju me liikumist.
Aja dilatatsioon – aja aeglustumine suurtel kiirustel. Liikuvas süsteemis toimuvad protsessid, näivad paigalseisvale vaatlejale aeglustunutena. Kellakäigu sõltuvus liikumise kiirusest peegeldab ka aja ja ruumi vahelisi seoseid (kell käib seda aeglasemalt, mida kiiremini ta ruumis liigub)
Kaksikute paradoks – seotud ajavoolamise kiiruse relatiivsusega. Kui üks kaksikutest viibib kaua suurel kiirusel (c), siis vananeb ta aeglasemini, Maale naastes aga vananeb ta õige ajavahemiku tagasi t – omaaeg (paigal); t' – liikuva süsteemi aeg. Seos keha liikumise ja aja/kiiruse vahel t'= t/(√1+ v²/c²). Tuletame kiiruse v = c√1 - t²/t'²
pikkuse kontraktsioon – e lühenemine; keha liikumissuunaline pikkus on erinevates inertsiaalsüs erinev ning seda väiksem, mida suurem kiirusega keha liigub. Lüheneb liikumissihiline mõõde. Keha pikkuse olenevus tema liikumise kiirusest ei tähenda keha kokkutõmbumist, vaid peegeldab lihtsalt aja ja ruumi vahelisi seoseid (näib nii pikana). Väikeste liikumiskiirustel on pikkuse erinevus väike. l – omapikkus; l' – näiv pikkus liikudes l' = l√1 – v²/c²; tuletame kiiruse v = c√ 1 – l'²/l²
mass ja energia – klassikalises füüsikas loetakse kehamassi alati ühesuguseks, vaatamata sellele, kas keha liigub või mitte. Relatiivsusteooria näitab aga, et kehamass sõltub liikumise kiirusest. Relatiivsusteooria aga näitab et kehamass sõltub tema liikumise kiirusest (mida kiirem, seda suurem mass), m0 - keha seisumass; m – mass, liikudes kiirusega v
m = mo/(√1 - v²/c²)
Selle sama m0 ja kiirusega v liikuva keha energia avaldub kujul E = mc²
massi ja energia ekvivalentsuse seadus – energia ja mass ei eksisteeri kunagi eraldi. (Iga massiga seotud kindel hulk energiat, igal energial kindel mass). Iga massimuutus toob kaasaa suure energiamuutuse (∆E = ∆mc²); kuuma triikraua mass suurem kui külma triikraua (∆m = ∆E/c²)