Reliatyvumo principas
Fizikoje reliatyvumo principas - tai reikalavimas, kad fizikos dėsnius apibūdinančios lygtys būtų vienodos visuose atskaitos rėmuose.
300 m. pr. m. e. graikų filosofas Aristotelis manė, kad sunkūs daiktai krenta greičiau nei nesunkūs. Aristotelio gamtos mokslas buvo populiariausias Vakarų mąstyme 2000 metų.
1600 m. italų astronomas Galileo Galilėjus įrodė, kad visi objektai krinta su vienodu pagreičiu. Todėl kuo ilgiau objektas juda su pastoviu pagreičiu, tuo didesnis yra jo galutinis greitis. Be to, jei skirtingi objektai, kurių kiekvienas yra skirtingos masės, iš ramybės (pradinis greitis lygus nuliui) nukrenta iš to paties aukščio vakuume, visi jie, nepriklausomai nuo jų masės, nukris ant žemės vienodu greičiu. Galilėjaus eksperimentiniai atradimai ir Niutono matematiškai sukurti judėjimo dėsniai davė pradžią šiuolaikiniam mokslui.
Galilėjaus reliatyvumo principas teigia: "Mechaninėmis priemonėmis neįmanoma pasakyti, ar mes judame, ar esame ramybės būsenoje". Jei du traukiniai juda ta pačia kryptimi ir tuo pačiu greičiu, nė vieno iš jų keleivis negalės pastebėti, kad kuris nors traukinys juda. Tačiau jei keleivis paims fiksuotą atskaitos sistemą, fiksuotą tašką, pavyzdžiui, Žemę, jis galės pastebėti bet kurio traukinio judėjimą. Kitas dalykas, jei žmogus stovi ant žemės, jis negalės pastebėti, kad ji juda.
Šis principas tiesiog perimtas iš stebėjimo. Pavyzdžiui, jei keliaujame lėktuvu pastoviu greičiu, galime eiti per lėktuvo vidų nepastebėdami nieko ypatingo.
Praktiniu požiūriu tai reiškia, kad Niutono judėjimo dėsniai galioja visose inercinėse sistemose, t. y. ramybės arba pastoviu greičiu judančiose sistemose ramybės sistemos atžvilgiu. Tai inercijos dėsnis: ramybės būsenoje esantis kūnas išlieka ramybės būsenoje, o judantis kūnas toliau juda tiesia linija, jei jo neveikia išorinė jėga. Galilėjaus koordinačių sistema yra tokia, kurioje galioja inercijos dėsnis. Galilėjaus ir Niutono mechanikos dėsniai galioja Galilėjaus koordinačių sistemoje. Jei K yra Galilėjaus koordinačių sistema, tai kiekviena kita sistema K' yra Galilėjaus koordinačių sistema, jei ji yra ramybės būsenoje arba juda pagal inercijos dėsnį K atžvilgiu. K' atžvilgiu Galilėjaus ir Niutono mechanikos dėsniai galioja taip pat, kaip ir K atžvilgiu.
Jei K atžvilgiu K' yra koordinačių sistema, kuri juda pagal inercijos dėsnį ir nesisuka, tai K' atžvilgiu gamtos dėsniai vadovaujasi tais pačiais bendraisiais principais kaip ir K. Šis teiginys vadinamas reliatyvumo principu.Kitaip tariant, jei masė m yra ramybės būsenoje arba juda su pastoviu pagreičiu (pastovus pagreitis gali būti lygus nuliui, tokiu atveju greitis išliktų pastovus) tiesia linija Galilėjaus koordinačių sistemos K atžvilgiu, tai ji taip pat bus ramybės būsenoje arba judės su pastoviu pagreičiu tiesia linija antrosios koordinačių sistemos K' atžvilgiu, jei sistemoje K' galioja inercijos dėsnis (kitaip tariant, jei tai yra Galilėjaus koordinačių sistema).
Todėl, jei norime stebėti poveikį pastoviu greičiu judančioje sistemoje, galime tiesiogiai taikyti Niutono dėsnius. Jei judanti sistema pagreitėja (arba mes pagreitėjame jos atžvilgiu, pavyzdžiui, žiūrėdami į žvaigždes iš Žemės), turėsime įvesti įsivaizduojamas jėgas šiam poveikiui kompensuoti.
Šios fiktyvios jėgos vadinamos išcentrine jėga ir Koriolio jėga.
Niutono judėjimo dėsniai yra mechaniškai tikslūs, kai greitis yra mažas, palyginti su šviesos greičiu. Greičiams, kurie priartėja prie šviesos greičio, reikia taikyti Einšteino specialiosios reliatyvumo teorijos atradimus.
Norėdami aprašyti, kas mechaniškai vyksta visatoje, fizikai naudoja masę, ilgį ir laiką. Galilėjaus ir Niutono fizikoje šie dydžiai visoje visatoje išlieka vienodi.
Einšteino specialiojoje reliatyvumo teorijoje šie dydžiai gali keistis.
Susiję puslapiai
- Bendroji reliatyvumo teorija
- Specialusis reliatyvumas
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra reliatyvumo principas?
A: Reliatyvumo principas teigia, kad fizikos dėsnius apibūdinančios lygtys yra vienodos visuose atskaitos taškuose.
K: Kas pirmasis pasiūlė šį principą?
A: Graikų filosofas Aristotelis pirmasis pasiūlė šį principą 300 m. prieš Kristų.
K: Ką įrodė Galileo Galilėjus?
A: Galileo Galilėjus įrodė, kad visi objektai krinta su vienodu pagreičiu, nepriklausomai nuo jų masės.
K: Kaip Galilėjaus atradimai davė pradžią šiuolaikiniam mokslui?
A: Galilėjaus atradimai ir matematiškai išplėtoti Niutono judėjimo dėsniai davė pradžią šiuolaikiniam mokslui.
K: Ką reiškia, jei du traukiniai juda ta pačia kryptimi tuo pačiu greičiu?
A: Jei du traukiniai juda ta pačia kryptimi ir tuo pačiu greičiu, tai bet kurio iš jų keleivis nepastebės, kad kuris nors traukinys juda. Tačiau jei jis turi fiksuotą atskaitos sistemą (pvz., Žemę), jis galės pastebėti traukinio judėjimą.
Klausimas: Kaip Niutono dėsniai taikomi, kai greitis artėja prie šviesos greičio?
A: Kai greitis artėja prie šviesos greičio, vietoj Niutono judėjimo dėsnių reikia taikyti Einšteino specialiąją reliatyvumo teoriją, nes šie dėsniai išlieka mechaniškai tikslūs tik tiems greičiams, kurie yra maži, palyginti su šviesos greičiu.
