STR Mgr. Kamil Kučera

ANOTACE Kód EVM: K_INOVACE_1.FY.29 Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Vytvořeno: prosinec 2013 Ročník: 4. ročník – čtyřleté gymnázium, 8. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), Anotace: Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Speciální teorie relativity Materiál slouží k zopakování speciální teorie relativity. Ukazuje různé důsledky principů speciální teorie relativity z relativistické kinematiky i dynamiky. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule.

Speciální teorie relativity formulovaná německým fyzikem A. Einsteinem roku 1905 nahrazuje Newtonovy představy o prostoru a času upřesnila význam základních fyzikálních pojmů, veličin, vztahů a zákonů pro případ velkých rychlostí srovnatelných s rychlostí světla ve vakuu speciální = zabývá se inerciálními vztažnými soustavami příčiny vzniku STR: světelný éter – absolutní vztažná soustava, absolutní pohyb zákon skládání rychlostí - Michelson-Morleyův experiment [2] [1]

Principy STR princip relativity: Ve všech inerciálních vztažných soustavách platí stejné fyzikální zákony. princip stálé rychlosti světla: Rychlost světla ve vakuu je stejná pro všechny pozorovatele v inerciálních vztažných soustavách, stejná ve všech směrech a nezávisí na rychlosti objektu vyzařujícího světlo.

Důsledky principů STR relativistická kinematika: relativnost současnosti dilatace času kontrakce délky relativistické skládání rychlostí relativistická dynamika: relativistická hmotnost relativistická hybnost vztah mezi energií a hmotností

Relativnost současnosti Dvě nesoumístné události, které jsou současné vzhledem k soustavě K´, nejsou současné vzhledem k soustavě K. [3]

Dilatace času dilatace času je relativistické zpomalení chodu hodin, které se vzhledem k pozorovateli pohybují y Δt – čas v klidové soustavě Δt´- čas pohybující se soustavy vzhledem k pozorovateli v klidu v - rychlost, kterou se pohybuje těleso c - rychlost světla ve vakuu [4]

Kontrakce délky kontrakce délky je relativistické zkrácení délky předmětu (pouze ve směru pohybu) v pohybující se soustavě vzhledem k pozorovateli Δl - klidová (vlastní) délka tyče Δl´- délka pohybující se tyče vzhledem k pozorovateli v klidu v - rychlost, kterou se pohybuje tyč c - rychlost světla ve vakuu [5]

Relativistické skládání rychlostí klasická fyzika relativistická fyzika ´ v – rychlost vagonu vzhledem ke klidové soustavě u´ - rychlost chlapce vzhledem k vagonu u – rychlost chlapce vzhledem ke klidové soustavě [6]

Relativistická hmotnost relativistická hmotnost – hmotnost tělesa závisí na jeho rychlosti m0 - klidová hmotnost částice m - hmotnost částice při rychlosti v v - rychlost částice c - rychlost světla ve vakuu [7]

Relativistická hybnost hybnost částice o relativistické hmotnosti m pohybující se rychlostí v zákon zachování hybnosti: Celková hybnost izolované soustavy těles zůstává u všech dějů probíhajících uvnitř soustavy konstantní.

Souvislost energie a hmotnosti při každé změně celkové energie soustavy se změní také její hmotnost Einsteinův vztah mezí hmotností a energií zákon zachování energie: Celková energie izolované soustavy zůstává při všech dějích probíhajících uvnitř soustavy konstantní.

STR v praxi konstrukce urychlovače částic fyzika elementárních částic jaderné reakce - jaderné štěpení, jaderná syntéza GPS

Zdroje a použitá literatura [1] TURNER, Oren Jack. wikipedia [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Albert_Einstein_Head.jpg [2] AURANTIACA, Stigmatella. wikipedia [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:MichelsonMorleyAnimationDE.gif [3] NEZNÁMÝ. www.techmania.cz [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=54656f7269652072656c61746976697479h&key=814 [4] NEZNÁMÝ. www.techmania.cz [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=54656f7269652072656c61746976697479h&key=815 [5] NEZNÁMÝ. www.techmania.cz [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=54656f7269652072656c61746976697479h&key=821 [6] NEZNÁMÝ. www.techmania.cz [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=54656f7269652072656c61746976697479h&key=816 [7] NEZNÁMÝ. www.techmania.cz [online]. [cit. 25.11.2013]. Dostupný na WWW: http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=54656f7269652072656c61746976697479h&key=819 SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN 80-04-22435-0