1611143575-9594eae618314f5037b2688bf71c4d71 (825039), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Если в момент прихода света к часам А и В нх показания сделать одинаковыми, то они будут синхронизованы между собой. Всякое определение должно быть непротиворечивым. Если синхроннзовать между собой часы А и В, то с третьими часами С можно поступить двояко: либо синхронпзовать их с часами А, либо с часами В. Оба способа должны приводить к одному и тому >ке результату. Иначе получилось бы внутреннее противоречие. Прямой проверки такого рода непротиворечивости не производилось.

Наша уверенность в непротиворечивости эйнштейновского опре- ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ 27 деления одновременности основана на логической согласованности бесчисленного множества следствий, при вьшоде которых использовалось это определение. 9. Одновременность пространственно разделенньи событий в том смысле, какой придается ей определением Эйнштейна, относительна. Это значит, что два события, одновременные в одной системе отсчета, могут оказаться не одновременными, если их рассматривать в другой системе отсчета, движущейся относительно первой. Поясним это следующим примером.

Пусть система отсчета 5 связана с твердым стержнем А В, а система 5' — с твердым стержнем А'В', движущимся относительно АВ (рис, 4). В момент, когда середины стержней С и С' совпадают между собой, производится световая вспышка в точке, где происходит это совпадение. Рассмотрим распространение света от этой вспышки сначала в системе отсчета 5. Из определения одновременности следует, что сигнал достигнет одновременно концов стержня А и В, Значит, он достигнет раньше точки А' и позже точки В', посколькуточка А' л с ° й движется навстречу сигналу, а точка В уходит от него.

Итак, с точки зрения системы отсчета 5 световой сигнал приходит в точки А и В одновременно, а в точки А' и В' — не одновременно: в точку А' он приходит раньше, чем в В'. К другому заключению мы придем, если рассмотрим явление в системе отсчета 5'. По определению одновременнымн будут приходы сигнала в точки А' и В', а приходы в точки А и  — не одновременными: в точку В сигнал придет раньше, чем в точку А. Протнворечия между. обоими заключениями иет, поскольку еодновременность» понимается в них в разных смыслах.

Этот пример и иллюстрирует относительность одновременности. 1О. Длина тела также относительна, т. е, зависит от того, в какой системе отсчета она измеряется. Что такое длина движущегося стержня — такой вопрос дорелятивистская физика не ставила. Теория относительности показала, что надо строго различать длину покоящегося стержня 1„, т. е. длину, измеренную в системе отсчета, в которой стержень покоится, и длину движршегося стержня 1, т.

е. длину, измеренную в системе отсчета, относительно которои он движется. Эти длины становятся равными только в предельном случае бесконечно медленных движений. Величина получается путем откладывания вдоль стержня единичного масштаба, покоящегося относительно этого стержня. Величина 1 сводится к нзмсрению расстояния между неподвижными точками путем следу1ощей измерительной опе)шцни. Надо отметить какими-либо неподвижныхш тачками А и В положения концов движущегося 28 кииемлти кх стержня в рассматриваемой системе отсчета в один и тот же момент времени. Расстоянием между этими неподвижными точками и будет, по определению, длина движущегося стержня й Если взять другую систему отсчета, то, ввиду относительности одновременности, концы стержня пройдут в этой системе отсчета мимо точек А и В, вообще говоря, не одновременно. Роль А и В будут играть другие точки А' и В', неподвижные в новой системе отсчета.

Расстояние между этими точками 1', вообще говоря, не будет совпадать с [. Таким образом, как и промежутки времени, длины отрезков также относительны. 11. Дорелятивистская физика считала длины тел и промежутки времени абсолютными. С ее точки зрения можно было говорить об одновременности событий, не указывая, в какой системе отсчета эти события рассматриваются. Можно было говорить о длине тела, не указывая, покоится оно или движется в рассматриваемой системе отсчета. Основанием, правда, явно не формулировавшимся, для такой точки зрения было убеждение в существовании сколь угодно быстрых сигналов. Но при рассмотрении медленных движений скорость световых сигналов в вакууме может считаться практически бесконечно большой. В этом приближении исчезают все релятивистские эффекты.

Мы приведем в дальнейшем некоторые результаты релятивистской механики ввиду их важности в ядерной физике и физике элементарных частиц. Однако систематическое изложение релятивистской механики будет дано после того, как мы познакомимся с учением об электрических и оптических явлениях. Там же будут подробно разобраны с количественной стороны и вопросы пространства и времени, которые здесь были только поставлены или затронуты качественно. й 2. Кннематическое описание движения. Материальная точка 1.

Кинематика занимается описанием движения, отвлекаясь от его причин. Для описания движения можно выбирать различные системы отсчета. В различных системах отсчета движение одного н того же тела выглядит по-разному. В кинематике при выборе системы отсчета руководствуются лишь соображениями целесообразности, определяющимися конкретными условиями. Так, при рассмотрении движения тел на Земле естественно связать систему отсчета с Землей, что мы и будем делать.

При рассмотрении движения самой Земли систему отсчета удобнее связывать с Солнцем и т. п. Никаких принципиальных преимуществ одной системы отсчета по сравнению с другой в кинематике указать нельзя. Все системы отсчета кинематически эквивалентны. Только в динамике, изучающей движение в связи с силами, действующими на движущиеся тела, выявляются принципиальные преимущества опреде- кинемАтическое описАние движения 29 ленной системы отсчета или, точнее, определенного класса систем отсчета. 2. Простейшим объектом, движение которого изучает классическая механика, является материальная точка.

Материальной точкой называется макроскопическое тело, размеры которого настолько малы, что в рассматриваемом движении их можно не принимать во внимание и считать, что все вещество тела как бы сосредоточено в одной геометрической точке.

Материальных точек в природе не существует. Материальная точка есть абстракция, идеализированный образ реально существующих тел. Можно или нельзя то или иное тело при изучении какого-либо движения принять за материальную точку — это зависит не столько от самого тела, сколько от характера движения, а также от содержания вопросов, на которые мы хотим получить ответ. Абсолютные размеры тела при этом не играют роли. Важны относительные размеры, т. е. отношения размеров тела к некоторым расстояниям, характерным для рассматриваемого движения. Например, Землю при рассмотрении ее орбитального движения вокруг Солнца с громадной точностью можно принять за материальную точку. Характерной длиной здесь является радиус земной орбиты й = 1,5 10" км.

Он очень велик по сравнению с радиусом земного шара г = ж 6,4 1О' км, Благодаря этому при орбитальном движении все точки Земли движутся практически одинаково. Поэтому достаточно рассмотреть движение только одной точки, например центра Земли, и считать, что все вещество Земли как бы сосредоточено в этой геометрической точке. Такая идеализация сильно упрощает задачу об орбитальном движении Земли, сохраняя, однако, все существенные черты этого движения.

Но эта идеализация не годится при рассмотрении вращения Земли вокруг собственной оси, ибо бессмысленно говорить о вра1ценни геометрической точки вокруг оси, проходящей через эту точку. В определение материальной точки мы включили условие, что она должна быть макроскопическим телом. Это сделано для того, чтобы к ее движению можно было применять классическую механику. Однако в ряде случаев н движение микрочастнц может рассматриваться на основе классической механики. Сюда относятся, например, движешш электронов, протонов илн ионов в ускорителях и электронно-ионных приборах.

В этих случаях микро- частицы можно рассматривать как материальные точки классической механики. 3. Механика одной материальной точки или, короче, механика точки в классической физике является основой для изучения механики вообще. С классической точки зрения произвольное макроскопическое тело нлп систему тел можно мысленно разбить на малые макроскопические части, взаимодействующие между собой. Каждую из таких частей можно принять за материальную точку.

Характеристики

Список файлов книги