Hur påverkar rymden och tiden varandra vid relativ rörelse?



Relevanta dokument
Addition av hastigheter

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

En trafikmodell. Leif Arkeryd. Göteborgs Universitet. 0 x 1 x 2 x 3 x 4. Fig.1

Exempel. Vi skall bestämma koordinaterna för de punkter som finns i bild 3. OBS! Varje ruta motsvarar 1mm

Exempelsamling :: Vektorintro V0.95

BASFYSIK BFN 120. Laborationsuppgifter med läge, hastighet och acceleration. Epost. Namn. Lärares kommentar

Den Speciella Relativitetsteorin DEL I

varandra. Vi börjar med att behandla en linjes ekvation med hjälp av figur 7 och dess bildtext.

ratifiéering av Borgmästaravtalet

För att använda sifferkrypto använder man en rektangel om 5 gånger 6 bokstäver.

9-1 Koordinatsystem och funktioner. Namn:

MATEMATIK 5 veckotimmar

FUKTÄNDRINGAR. Lars-Olof Nilsson. En kvalitativ metod att skriva fukthistoria och förutsäga fuktförändringar i oventilerade konstruktionsdelar

Einstein's Allmänna relativitetsteori. Einstein's komplexa Allmänna relativitetsteori förklaras så att ALLA kan förstå den

Figur 5.1. En triangel där nedre högra hörnet har en rät vinkel (90 ).

a), c), e) och g) är olikheter. Av dem har c) och g) sanningsvärdet 1.

Elektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner. Mats Persson

Massa, rörelsemängd och energi inom relativitetsteorin

6.2 Partikelns kinetik - Tillämpningar Ledningar

Husets energianvändning

Information till dig som är intresserad av att ställa ut blomlådor på din gata för att minska bilarnas hastighet.

Separata blad för varje problem.

Börja med att berätta om din huvudperson. Börja t.ex. med: Mattias är en helt vanlig kille på 12 år som bor i

Manual för motionscykel Extreme XT 3,3

Deponeringsbox med tidsfördröjning typ 2001-T

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 3 Lösningar

Bestäm den sida som är markerad med x.

HANDLINGSPLAN VID OROVÄCKANDE FRÅNVARO I GRUNDSKOLAN ÅRSKURS 1-6

1 Cirkulation och vorticitet

LÄRAN OM LJUSET OPTIK

Tänk dig ett biljardklot på ett biljardbord. Om du knuffar till klotet, så att det sätts i rörelse, vad kallas knuffen då?...

Varmt välkomna till en ny säsong med Barsebäck Golf Academy!

Tentamen i FysikB IF0402 TEN2:

Partiklars rörelser i elektromagnetiska fält

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

GLAS. Montering & skötsel

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS A HÖSTEN Del I

OBSERVERA ATT DETTA EXEMPELMATERIAL INTE MOTSVARAR ETT HELT KURSPROV I OMFATTNING OCH INNEHÅLL.

Omtentamen i DV & TDV

(1) För att numrera alla sidor i tidningen, löpande från och med 1, krävs 119 siffror.

SLALOMINGÅNGAR hur svårt kan det vara?

Luk.19:31-43 Fastlagssönd. 1:a årg

BrÖLLoPEt I KANA. Tidsram: minuter.

1 Den Speciella Relativitetsteorin

Matematik. Delprov B. Vårterminen 2009 ÄMNESPROV. Del B1 ÅRSKURS. Elevens namn

Produktion. i samarbete med. MAO Design 2013 Jonas Waxlax, Per-Oskar Joenpelto

Reglerteori, TSRT09. Föreläsning 4: Kalmanfiltret & det slutna systemet. Torkel Glad. Reglerteknik, ISY, Linköpings Universitet

Till samtliga ledamöter och ersättare i Skultuna Kommundelsnämnd. Våga Värna. Om Haraker Skola!

Handlingsplan för elever i behov av särskilt stöd

TILL ANVÄNDAREN GARAGE BB-30.5 BRUKSANVISNING

TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av Föreläsning 3. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts.

Riktlinjer fö r pedagögisk ömsörg i Nörrta lje kömmun

Sänka schackskepp. Författare: Martin Borg. Examinatorer: Jesper Hall Lars Holmstrand Pesach Laksman. Lärande och samhälle

EXPEDITION SVALBARD Svalbard 8-18 september 2016!

Regler för flytt av spelare mellan olika nivåer. (Mörkröd nivå Pojkar)

Vad vi ska prata om idag:

Riktlinjer för styrdokument

Först till häcken... en berättelse om vad som hände innan prinsen kysste prinsessan ROLLER HÄCK-IRÈN MAMMA OLE DOLE DOFF

PROBLEM OCH LÖSNINGAR RUNT TYNGDLÖSHET

Utkom från trycket Trafiksäkerhetsverkets föreskrifter den 30 mars 1989 om trafiksignaler, flerfärgssignaler; allmänna föreskrifter

Introduktionsschema. Serum Sektionen VT16 VECKA 2. Smygstartskväll. Harry Potter-fest. Aktivitetssmörgåsbord! VECKA 3. Välkomstpub

Relativitetsteori, introduktion

1 Den Speciella Relativitetsteorin

SeniorNet Lidingö , Tomas Lagerhed

Riktlinjer för bestämmande av namn och namnsättning i Värmdö kommun

NAKEN B IO L OG I. Parningen hos Onchidoris muricata sker ofta under tidig vår. Efter parningen läggs äggsamlingar som är antingen gula eller vita.

Lathund algebra och funktioner åk 9

Medlemsbrev november 2015 Välkomna till klubbmöte den 10 november

För att kunna genomföra en diskussion bör ämnet och syftet för diskussionen vara kända för eleven.

Vad gäller för gatan där blomlådorna placeras?

Berättelsen om Tugummi von Bubbelgum

Lärarhandledning LOKORS GÅTA. en film om järnväg och säkerhet

Kunna beräkna medelantal kunder för alla köer i ett könät med återkopplingar. I denna övning kallas ett kösystem som ingår i ett könät oftast nod.

Bygga broar mellan fo rskola och skola i Sundby

När vi så stiger in på macken så är Håkan i full färd med sina sysslor, de har blivit som ett inrutat mönster efter 25 år.

Börja med att berätta om din huvudperson. Börja t.ex. med: Mattias är en helt vanlig kille på 12 år som bor i

Transportstyrelsens föreskrifter och allmänna råd om trafiksignaler;

Kanta-tjänster för stora och små, gamla och unga

Med Liseberg som klassrum matematik, fysik och lärarroll

Tingberg 3:72, Lödöse Trafikbullerutredning

Din anställningstrygghet - en av Försvarsförbundets viktigaste frågor

NÄR MAN TALAR OM TROLLEN och några andra talesätt

Och alla dessa frågor bottnar i den här, grundläggande frågan: Vad är en församling? Hur ofta försöker vi att formulera ett svar på den frågan?

Avigajl. 1 Sam 25:6b-11


Grattis Ylva på din 40-årsdag!

Gaussiska primtal. Christer Kiselman. Institut Mittag-Leffler & Uppsala universitet

Välfärd på 1990-talet

Anders Logg. Människor och matematik läsebok för nyfikna 95

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

Matematikundervisning och självförtroende i årskurs 9

Barns brukarmedverkan i den sociala barnavården - de professionellas roll för barns delaktighet

Det viktiga är inte vem som diskrimineras utan att vi bekämpar diskriminering i alla dess former och skepnader.

Skriv in sökvägen sam.sll.se

Dagens tema. Fasplan(-rum), fasporträtt, stabilitet (forts.) (ZC sid 340-1, ZC10.2) Om högre ordnings system (Tillägg)

Läkarintyg för sjöfolk. Hur gå vidare?

Problemet löd: Är det möjligt att på en sfär färga varje punkt på ett sådant sätt att:

BAKTAL, SKVALLER OCH FÖRTAL

Att återvinna metaller är TUFFT!

Spel som interaktiva berättelser

Transkript:

Hur påerkar rymden oh tiden arandra id relati rörelse? Einsteins tolkningar ar nya för sin tid, men de grundade sig delis på tidigare fysikers tankar. Galileo Galilei (564 64) framlade okså på sin tid en relatiitetsprinip. Vi tänker oss en obseratör som är inlåst i en farkost a någon typ, utan att fönster att se ut genom. Enligt Galileo kan obseratören inte agöra om farkosten befinner sig i ila eller i likformig rörelse. Inga fysikaliska experiment kan agöra rörelsetillståndet. Einstein inspirerades delis a denna prinip då han utarbetade sin relatiitetsteori/teorier. I det här asnittet skall i fördjupa resonemanget från föregående asnitt. Vi skall se att tid oh rymd påerkar arandra id relati rörelse. På bilderna ser i nu tå koordinatsystem, som rör sig likformigt i förhållande till arandra, men här kan i erkligen anse rörelsen ara relati. Herr A anser sig ara plaerad i ett inertialt koordinatsystem medan fru B seper förbi. Fru B anser preis tärtom att hon befinner sig i ett inertialt koordinatsystem, medan herr A passerar henne (åt andra hållet). Det är klart att ardera kan befinna sig i rörelse i förhållande till ett tredje koordinatsystem, men deras RELAIVA rörelse antas ara likformig oh ardera anser befinna sig i ett INERIAL koordinatsystem. Vi antar dessutom att rörelsen sker parallellt med respektie koordinatsystems x-axlar. Den klassiska transformationen mellan systemen kan uttrykas som x + t Y y Z z t Här tänker i oss en händelse i herr A:s koordinatsystem. Denna händelse har koordinaterna (X, Y, Z, ), där de tre första anger rumskoordinater eller s.k. spatiala koordinater, medan den fjärde koordinaten t är tidskoordinaten eller den temporala koordinaten. Detta är en

transformation som Galileo Galilei skulle ha aepterat. Händelsen har koordinaterna (X, Y, Z, ) i herr A:s koordinatsystem. Inom relatiitetsteorin fungerar inte detta. Vi behöer en transformation som är sådan att en ljussignal har samma hastighet i artdera koordinatsystemet. Det här betyder att om x t, måste äen X gälla. Vi ställer upp en allmän transformation a typen Ax + Bt Y y Z z Ct + Dx eller i förenklad form Ax + Bt Ct + Dx där A, B, C oh D antas ara funktioner a hastigheten. För att hitta en lösning på dessa fyra behöer i fyra olika fysikaliska relationer. Vi börjar med att anta att en kloka befinner sig i x 0 samt att den inte förflyttas inom detta koordinatsystem. Anta idare att klokan tikar fram tidsenheten τ. Herr A ser klokan i rörelse med hastigheten, ilket betyder att han ser klokan ange tiden γτ, där ( ) i antagit Ct + Dx oan får i då: γτ C τ + 0 (eftersom x 0) Detta betyder att C γ. γ /. Eftersom Vidare betyder klokans rörelse i förhållande till herr A att han ser den id koordinaten X i sitt koordinatsystem. Eftersom i ställt upp transformationen X Ax + Bt, får i: 0 + Bt (än en gång gäller x 0) Då är B γ t För att lösa ut A gör i nu det nya antagandet att klokan befinner sig i ila i herr A:s koordinatsystems origo (speiellt alltså id X 0). Fru B ser nu klokan röra sig änsterut med hastigheten. Då gäller x t. Vi substituerar detta i X Ax + Bt oh får 0 A ( t) + ( γ ) t ilket ger A γ Vi sammanfattar så här långt: γx + γt γt + Dx

Bara D återstår. Nu gör i de myket iktiga antagandena x t oh X, eftersom ljusets hastighet bör ara densamma i ardera koordinatsystemen ( x/t oh X/). Då kan i diidera: X γx + γt γt + Dt Om i löser ut D (proa!) får i: D γ Nu har i kommit fram till: γx + γt γt + γ x Detta är känt under namnet Lorentz-transformationen. Den inersa transformationen är nu (proa igen!) x γx γ t γ γ X Hendrik Antoon Lorentz (Holland, 853 98) beräknade dessa transformationer år 904, alltså innan Einstein hade lagt fram sin speiella relatiitetsteori. Filosofin bakom Lorentz arbete ar ändå inte desamma som den Einstein publierade. Lorentz antog att det rörde sig om en erklig mekanisk effekt. Han tänkte sig att linjaler krymper oh klokor går långsammare i erkligheten. Einstein tolkade det hela som en skenbar effekt på grund a sårigheter med begreppet samtidighet. Det iktiga är att obserera följande: Både x oh t är beroende a såäl X som. Man kan inte beräkna ett ärde för x bara genom att manipulera med de spatiala koordinaterna. Samma gäller t. Rymd oh tid kopplas alltså ihop om i utgår från relatiitetsteorins kra på samma ärde för i alla inertiala koordinatsystem. Inom denna nya fysik talar man inte om tid oh rymd som separata absoluta begrepp, utan i stället om en fyrdimensionell rymdtid. Lorentz-transformationen kan utnyttjas för att härleda t.ex. längdkontraktionen. Anta att herr A ill mäta längden a ett föremål som ligger parallellt med X-axeln i hans koordinatsystem. Han kan då mäta koordinaterna för föremålets ändpunkter oh se hur långt dessa punkter ligger från arandra. Fru B kan göra samma sak. Hur uppfattar dessa tå längden? 3

Herr A anser längden ara L X X. Fru B mäter ändpunkterna koordinater, som i hennes koordinatsystem ligger id x oh x. Hon uppskattar därför längden som l x x. Enligt Lorentztransformationen gäller: x γx γ Då har i: x x γ ( X X ) γx γ ( γx γ ) Vi har alltså fått resultatet l γ L L. Fru B ser alltså ett sammanpressat föremål. Är föremålet erkligen sammanpressat? idigare antyddes att samtidighet spelar en roll i mätsituationen. Vi antar att herr A oh fru B kommer öerens om en mätproedur där man samtidigt mäter föremålets ändkoordinater. Speiellt iktigt är detta gietis om föremålet rör på sig! Hur detta tekniskt utförs spelar ingen roll. Man kan t.ex. fotografera föremålet framför en linjal eller fästa små lasrar id ändpunkterna oh programmera dessa att samtidigt skika ut ljussignaler till en detektor som mäter inklar oh astånd. Sårigheter dyker upp när man försöker sig på att definiera begreppet samtidighet. Vi skall se på ett tankeexperiment. På bilden ser i en tågagn. Vi antar att det är fråga om ett modernt tåg med hög hastighet. Vi låter tåget rör sig 30 km/h eller a 89 m/s. Vi antar idare att tågagnen är 30 m lång. Personen id banallen ser tå blixtar slå ner i agnens ändor preis samtidigt. Hur uppfattar passageraren i agnen situationen. Eftersom ljuset från blixten rör sig med ljusets hastighet 0, kommer passageraren att röra sig mot blixtnedslaget till höger på bilden oh från nedslaget till änster. Då rör han sig okså mot respektie ifrån de tå ljussignaler blixtarna ger uppho till. Vi skall tolka situationen utgående från Lorentztransformationerna. Personen id banallen mäter tiderna oh för nedslagen, men eftersom blixtarna slår ner samtidigt för denna obseratör, är oh tidsdifferensen 0. Hur uppfattas tidsdifferensen inne i agnen? 4

ransformationen innebär att γ t + γ x, ilket ger oss: γ t + γ x γt + γ x, där x oh x anger rumskoordinaterna för agnens ändpunkter (ur passagerarens syninkel). Eftersom 0 kan i skria om uttryket: γ t ( t t ) γ ( x x ) 0 γt + γ x γ x γ eller ( t ) ( x x ) l t Vi beräknar ( t t ) 8 ( 3,00 0 m/s), där l är agnens längd.,9 m/s l 30 m 3,0 0 88-4 ilket är den tid med ilken den högra signalen på bilden hinner före den änstra signalen. Det är fråga om en ytterst kort tid, men det iktigaste här är att signalerna inte kommer fram samtidigt. Begreppet samtidighet beror a relati rörelse. Skulle agnens hastighet öka, skulle detta bli mera märkbart. s 5