Speciell relativitetsteori

Slides:



Advertisements
Liknande presentationer
Speciella relativitetsteorin
Advertisements

Biografi Född den 13 juni 1831 i Edinburgh
Gravitation & Cirkulär rörelse Centripetalacceleration Newtons Gravitationslag Satelliter Keplers lagar.
Den teoretiska fysikens historia
Fysik.
Kjell Prytz, Högskolan i Gävle,
Aktuella väder- observationer Välkommen till Institutionen för geovetenskaper Institutionen består av fyra olika forskningsprogram. Nämligen:
Arbete, energi och effekt
Vad är energi? Energi är något som har förmågan att utföra ett arbete eller göra att det sker en förändring.
Årskurs 8 Fysik – Energi.
Numeriska beräkningar i Naturvetenskap och Teknik
Fråga 71 Hål är minoritetsbärare i ett n-typ kisel lager. Hålen injeceras från en sida och diffunderar in i n-typ lagret och en koncentrationsprofil upprättshåls.
Speciella Relativitetsteorin
Sammanfattning Fysik A
Induktion, del 2 Induktion innebär att en elektrisk spänning alstras (induceras) i en elektrisk ledare, om ett magnetfält i dess närhet varierar. Detta.
Dagens ämnen Vektorrum Underrum Linjärt hölje
Förmågor och centralt innehåll
Funktioner, styrstrukturer, manipulering av matriser
1 Föreläsning 3 programmeringsteknik och Matlab 2D1312/ 2D1305 Matlab fortsättning Funkioner, styrstrukturer, manipulering av matriser.
Diskreta, deterministiska system Projekt 1.2; Vildkatt
För att uppdatera sidfotstexten, gå till menyfliken: Infoga | Sidhuvud och sidfot Fondbolagsträff 2015.
Det finns i V en operation kallad addition, betecknad + sådan att
Styrteknik: Grundläggande logiska funktioner D2:1
Induktion, del 1 Induktion innebär att en elektrisk spänning alstras (induceras) i en elektrisk ledare, om ett magnetfält i dess närhet varierar. Detta.
Presentationsmaterial EFFSYS 2 dagen Projekt 19 Decentraliserade pumpar i kylapplikationer Jörgen Rogstam och Zhengqian (James) Cai Sveriges.
May the force be with you
Flerpartikelsystem Kapitel 10 (avsnitt )
ATLAS-experimentet i skolan Stockholms universitet
Hur lär man sig att arbeta? Donald Schön The Reflective Practitioner – how professionals think in action.
Arkitektrollen. Ansvar och uppgifter Architecture notebook Mycket intensivt elaboration – inception Mål: en stabil arkitektur i slutet på elaboration.
© Anders Broberg, Ulrika Hägglund, Lena Kallin Westin, 2003 Föreläsning 12 Sökning och Sökträd.
A Jump for a Sustainable Future ”Jump” and ”Hope” have the same meaning in swedish.
1 L U N D S U N I V E R S I T E T Bygginnovationssystem, VBEN20 Kristian Widén.
Lecture Outlines Chapter 13 Physics, 3rd Edition James S. Walker
Mål för kursmomentet Ellära-Magnetism i ämnet Fysik år 8.
TATA31 Linjär algebra Examinator, föreläsare: Ulf Janfalk
Lecture Outlines Chapter 11 Physics, 3rd Edition James S. Walker
Mathematics 1 /Matematik 1 Lesson 4 – discrete series and their solutions Lektion4 – diskreta serier och deras lösningar.
Föreläsning 2, Vektorer! (I vanliga fall är boken vår primära litteratur, men för just detta avsnitt är dessa bilder tänkt att ersätta bokens kapitel.
ABB och Caterpillar 1 Marcus Larsson marla419. Problem CAT-ABB sour relationship: CAT felt ABB Turbo Systems held them hostage. In CAT:s view ABB dictated.
Föreläsning 3 – Heisenbergs osäkerhetsprincip Materialet motsvarar Kap 2.1, 2.2, 2.5 and 2.6 i Feynman Lectures Vol III + Uncertainty in the Classroom.
© 2007 Pearson Prentice Hall This work is protected by United States copyright laws and is provided solely for the use of instructors in teaching their.
© Gunnar Wettergren1 IV1021 Project models Gunnar Wettergren
Likformig cirkulär rörelse Cirkulär centralrörelse med konstant fart
Arbete, energi och effekt
Elektromagnetiska vågor
Shannon dekomposition
CHI-TSONG CHEN KAPITEL 2- Systems Kortfattade läsanvisningar Läs hela kapitlet utom 2.9 och 2.10.
THINGS TO CONSIDER WHILE PLANNING A PARTY Planning an event can take an immense amount of time and planning. Even then, the biggest problem that arises.
SAFETY EQUIPMENT USED IN MARITIMEOPERATIONS One of the most important sections in maritime courses consists of boat and ship operations. Safety is an important.
Digitization and Management Consulting
Why you should consider hiring a real estate attorney!
Law abiding grounds of filing a divorce Jagianilaw.com.
Types of Business Consulting Services Cornerstoneorg.com.
May the force be with you
Per-Åke Andersson Globalisering och utveckling Karlstad Universitet, HT2010 F2: Smith and Ricardo Per-Åke.
Utmaningar i interkulturell distansutbildning
Work of a Family law attorney Jagianilaw.com. A Family Law Attorney basically covers a wide range spectrum of issues that a family may face with difficulty.
Hoppas det här går hem ! Bildspelet vecka 3 5 BE ® BrucElvis
Strategic Sustainable Development
Mekanik Kinematik.
You Must Take Marriage Advice to Stop Divorce! Dontgetdivorced.com.
Practice and challenges in involving fathers
Figure Types of analog-to-analog modulation
Så tjänar du pengar på hållbarhet.
Henrik Olesen - I Do Not Go to Work Today
Kraft AF åk 8 vt-19.
Applying Analysis Patterns
Applying Analysis Patterns
Presentationens avskrift:

Speciell relativitetsteori Elektromagnetisk kraft Relativ rörelse Tidsdilatation Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi Fyrdimensionell rum-tid och fyr-vektorer Lorentz koordinattransformationer Magnetiska kraftens ursprung – den relativistiska effekten

Parallella ledare Magnetisk kraft mellan två strömelement Strömelement Fm Strömelement q är laddning v är elektronernas hastighet

Parallella elektronstrålar För fria laddningar tillkommer elektrisk kraft. fe v v’ fm R e- Kraft på en elektron erhålls via summering av alla parvisa krafter.

Ett par elektroner med samma hastighet fm fm fe fe v v Elektrisk kraft Magnetisk kraft Vilken är elektronens fart i en ledare? Hur stor är magnetiska kraften jämfört med den elektriska? Notera att v < c Total kraft

Inductive Force - Lab A 2 1 From observation one concludes the force on a charge q2 in conductor number 2 due to a current element I1dL1 in conductor nr 1 R is a line segment in the direction of current Current density Cross sectional area A current element Weber 1846 (shown later)

Magnetic Energy – definition of Inductance Battery does work against the inductive force R Consider an infinitesimal charge dq in the conductor i Energy change is with inductance Energy change in terms of inductance is Total energy is In general for several conductors where Neumann formula of inductance 1845

How do we determine C(R)? Consider the interaction between two current elements in parallel motion (thought experiment only): R I2dL2 I1dL1 Force on element nr 2 is Energy is Where inductance is So that energy is Using gives

Faraday-Henry Induction Law Energy change expressed with inductance is Induction Voltage Generalize by allowing inductance to change with time ij Induction voltage in circuit j due to circuit k Mjk V ik For many circuits in the system (also j=k)

Origin of magnetic and inductive forces Pairwise interaction between identical charged objects Electromagnetism Observer at rest V V Electric Force V Observer in motion Magnetic Force Relative rest R Principle of relative motion – basis for SR, also LAB

Origin of magnetic ”force” (effect) – interactions take time Assume Interaction speed c Invariance of interaction speed v R=ct0 R R*=ct vt In motion, interaction occurs over a larger distance, R*, and the strength decreases. Coulombs law changes to which is electric plus magnetic force

Origin of inductive ”force” (effect) – interactions take time 1 2 t3 Total force is along R* Vertical components cancel Vertical force identified as the inductive force find ftot t2 fem s = vt R*=ct Velocity v t1 R The inductive force accelerate (decelerate) from 0 to v (v to 0) during time t = t2 – t1 => acceleration a = v/t Considering the force on object nr 2 (right object) Weber inductive force Inductive force is the longitudinal interactions between charges – origin of inductance

Steg 1: Principen om relativ rörelse Observatör i vila Observatör i rörelse Relativ vila All rörelse är relativ. Det finns ingen absolut rörelse. Tid är rörelse i rummet. Tiden är relativ.

Steg 2: Tidsdilatation Tillämpa Newtons lagar Observatören i rörelse uppfattar tiden DT. Observatören i vila uppfattar tiden DT0 V R där m är laddningarnas massa. Antag att DT = gDT0 Dividera ekvationerna med varandra => Detta är tidsdilatationen, essensen av relativitetsteorin. så att Längdkontraktion, uppg. 9.4

Steg 3: Relativistisk rörelsemängd - rörelsemängdens bevarande f v Observatör i rörelse uppfattar långsammare rörelse på vänstra objektet. Principen om kraft och motkraft är bruten => rörelsemängd bevaras inte Rörelsemängd omdefinieras för att transversell rörelsemängd ska vara oförändrad Inför relativistisk massa R antas vara oberoende av observatörens rörelse R Eftersom blir p = p0 Generellt, relativistisk rörelsemängd Relativistisk massa u är föremålets fart 14

Kraft och energi F E = gm0c2 tolkas som total energi Betrakta ett föremål som påverkas av kraft Ingen lägesenergi i detta exempel! F x = x1 v = 0 x = x2 v = vf Relativistisk kraft Arbete Använd dx = v dt Rörelseenergi! E = gm0c2 tolkas som total energi E0 = m0c2 tolkas som viloenergi (inte Einsteins tolkning) Total energi kan också uttryckas VISA! 15

Fyr-dimensionell rum-tid Einstein-Minkowski princip: fysik skall beskrivas oberoende av observatör Invarianter – oberoende av observatörens rörelse Invariant! Inför fyr-vektorn för rörelsemängd Beloppet av en vektor är alltid oberoende av koordinatsystem Definiera beloppet (i kvadrat) av en fyr-vektor tolkas som att invarianter nu uppstår i en fyr-dimensionell rum-tid där tiden är fjärde dimensionen Kvantiteter med fyra komponenter som kan forma invarianter på detta sätt kallas (fyr)-vektorer

Koordinaterna formar en fyr-vektor på följande sätt Betrakta den parvisa växelverkningen v R*=ct ct0 ct0 vilket blir i tre rums-dimensioner Vi formar invarianten motsvarande fyr-vektorn x,y,z är längder, t, t0 är tidsintervall

Lorentz-transformationer Koordinattransformationer O O’ v O O’ Relativistisk – Lorentztransformation Skall reduceras till Galilei för Skall vara linjära Klassisk – Galileitransformation Allmän form A, B, D skall bestämmas ur x,y,z är längder, t, t0 är tidsintervall

“Since the mathematicians have invaded the theory of relativity, I do not understand it myself anymore.” - Albert Einstein Metrik-tensorn Koordinatvektorn i infinitesimal form (som längder och intervall) blir Dess invariant uttrycks med metrik-tensorn gmn i rektangulära koordinater så att Euklidisk geometri  Pytgaros sats gäller och metriken som ovan Icke-euklidisk geometri Pytagoras gäller ej, metriktensorns har icke-diagonala element Metrik-tensorn används i Einsteins teori för gravitationen där den varierar med koordinaterna motsvarande ”krökt” rum-tid  icke-euklidisk geometri

Sammanfattning Det finns ingen absolut rörelse. All rörelse är relativ. Tid motsvarar rörelse Tiden beror av observatörens rörelse – tidsdilatation Farter högre än ljushastigheten leder till kausalitetsbrott Begreppen relativistisk rörelsemängd och kraft leder till ny uppfattning om energi: massa är en energiform Tiden kan tolkas som en fjärde dimension genom att forma invarianter Lorentz-transformationer Rörelsekonsekvenser, s.k. relativistiska effekter, uppstår därför att VÄXELVERKNINGAR TAR TID