Η γενική θεωρία της σχετικότητας επεκτείνει τα αξιώματα και στα επιταχυνόμενα συστήματα. Στηρίζεται στην ισοδυναμία βαρυτικής και αδρανειακής μάζας και περιγράφει τη βαρύτητα ως καμπύλωση του χωροχρόνου από τη μάζα.
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Η ειδική σχετικότητα αφορά αδρανειακά συστήματα, που αυστηρά δεν υπάρχουν· η Γη, ο Ήλιος και ο γαλαξίας επιταχύνονται. Η γενική θεωρία επεκτείνει τα δύο αξιώματα και στα επιταχυνόμενα συστήματα.
Η θεωρία του Maxwell είναι συμβατή με τη σχετικότητα, όχι όμως η βαρύτητα του Newton, που διαδίδεται ακαριαία, ενώ τίποτε δεν ξεπερνά την ταχύτητα του φωτός.
Βάση της θεωρίας είναι η ισοδυναμία της βαρυτικής μάζας (F = G·M·m/r²) και της αδρανειακής (F = m·α): ένα επιταχυνόμενο σύστημα μελετάται σαν σύστημα μέσα σε πεδίο βαρύτητας και αντίστροφα.
Νοητό πείραμα: σε διαστημόπλοιο χωρίς παράθυρα που επιταχύνεται με α, τα σώματα πέφτουν στο δάπεδο και ο επιβάτης μετρά πεδίο βαρύτητας με ένταση ίση με α· ένα σώμα που μπαίνει από το πλάι του φαίνεται να κάνει οριζόντια βολή.
Και μια δέσμη φωτός καμπυλώνεται μέσα στο διαστημόπλοιο, άρα το πεδίο βαρύτητας πρέπει να καμπυλώνει και το φως, που δεν έχει μάζα. Αυτό παρατηρήθηκε σε εκλείψεις του Ηλίου.
Ο Einstein δεν απέδωσε μάζα στο φως: υπέθεσε ότι η μάζα καμπυλώνει τον χωρόχρονο, όπως μια βαριά σφαίρα παραμορφώνει μια μεμβράνη και κάνει καμπύλη την τροχιά ενός μικρού σφαιριδίου.
Για αισθητή καμπύλωση χρειάζεται τεράστια μάζα: της Γης δεν είναι αισθητή, του Ήλιου είναι, όπως έδειξε η καθυστέρηση των σημάτων του Viking. Κατά την υπόθεση του Einstein, η βαρύτητα μεταδίδεται με βαρυτικά κύματα, όσο γρήγορα όσο και το φως.
Γιατί χρειάστηκε η γενική θεωρία της σχετικότητας;
Γιατί αυστηρά αδρανειακά συστήματα δεν υπάρχουν: ακόμη και η Γη επιταχύνεται γύρω από τον Ήλιο. Επίσης η βαρύτητα του Newton διαδίδεται ακαριαία, ενώ κατά τη σχετικότητα τίποτε δεν ξεπερνά την ταχύτητα του φωτός.
Τι λέει η ιδέα της ισοδυναμίας;
Βαρυτική και αδρανειακή μάζα είναι ισοδύναμες. Έτσι ένα επιταχυνόμενο σύστημα μπορεί να μελετηθεί σαν να βρίσκεται σε πεδίο βαρύτητας και αντίστροφα: σε διαστημόπλοιο χωρίς παράθυρα που επιταχύνεται, ο επιβάτης νιώθει βάρος σαν σε βαρυτικό πεδίο.
Πώς επιβεβαιώνεται ότι η βαρύτητα καμπυλώνει το φως;
Σε εκλείψεις Ηλίου οι αστρονόμοι είδαν άστρα σε θέσεις διαφορετικές από τις πραγματικές, γιατί το φως τους κάμπτεται κοντά στον Ήλιο. Και τα σήματα του Viking από τον Άρη καθυστερούσαν όταν ο Ήλιος βρισκόταν ανάμεσα.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.