Тақырыбы: 1. Релятивистік кинематика

Мазмұны

1 Глоссарий

2 Дәрістер

3 Практикалық және зертханалық сабақтар

4 Курстық және рефераттық жұмыстар тізімі

5 Студенттің өздік жұмысы

6 Әдебиеттер тізімі

Пән бойынша глоссарий:

Ампер - ток күшінің Халықаралық бірліктер системасы (СИ) мен электрлік және магниттік системасындағы (МКСА) өлшеу бірлігі.

Ампер заңы – тогы бар өткізгіштің бірлік өлшем ұзындығына магнит өрісі тарапынан әсер етуші механикалық күш.

Ампер – сағат – электр мөлшерінің жүйеден тыс өлшеу бірлігі.

Био – Савар – Лаплас заңы – электр тогының әсерінен пайда болған магнит өрісінің индукциясын анықтайтын заң.

Ватт – қуаттың СИ системасындағы өлшеу бірлігі.

Ватт – сағат – жұмыстың немесе энергияның өлшеу бірлігі.

Вебер – магнит ағынының СИ системасындағы өлшеу бірлігі.

Видеман – Франц заңы – металдың жылу өткізгіштігі мен электр өткізгіштігінің температураға байланысты қатынасын анықтайтын заң.

Вольт – потенциалдар айырмасының (кернеудің, электр қозғаушы күштің) МКСА системасындағы өлшеу бірлігі

Гаусс – магнит индукциясының абсолюттік СГС (гаусстік) және СГСМ (электромагниттік) системасындағы өлшеу бірлігі.

Генри – индуктивтіліктің және өз ара индуктивтіліктің МКСА системасындағы өлшеу бірлігі.

Гистерезис – ферромагнетиктердің магниттелу процесінің магниттеуші сыртқы өрістен қалып қоюы.

Джоуль -жұмыстың және энергияның МКСА системасы мен Халықаралық бірліктер системасындағы өлшеу бірлігі.

Джоуль – Ленц заңы -өткізгішпен ток жүргенде бөлініп шығатын жылу мөлшерін анықтайтын заң

Диамагнетизм – кейбір заттың сыртқы магниттеуші өріске қарсы магниттелу қасиеті.

Индуктивтілік -электр тізбегіндегі токтың өзгеру жылдамдығы мен сол тізбек құрамындағы өткізгіштерде индукцияланатын ЭҚК арасындағы байланысты сипаттайтын шама.

Кирхгоф ережелері – бірінші ереже – түйінде тоғысатын токтардың алгебралық қосындысы нольге тең; екінші ереже – тармақталған электр тізбегінің кез келген тұйық контурындағы ток күштерінің,иток жүретін бөліктердің кедергіліріне көбейтіндісінің алгебралық қосындысы, сол контурдағы ЭҚК дің алгебралық қосындысыны тең.

Кулон -электр мөлшерініңабсолюттік және МКСА системасындағы өлшеу бірлігі.

Парамагнетизм - кейбір заттардың сыртқы магниттеуші өрісінің бағыты бойынша магниттелу қасиеті.

Сегнетоэлектриктер - сыртқы өрістің әсерінсіз – ақ өздігінен поляризацияланатын аймақтары бар және диэлектрик өтімділігі жоғары диэлектриктер

Электростатика деп қозғалмайтын зарядтардың кеңістікте туғызған электр өрістерінің қасиеттерін зерттейтін физиканың бөлімін айтады.

Электр өрісі деп көмегімен кеңістікте зарядтар арасындағы өзара әсерлесу жүзеге асатын материалдық ортаны айтады.

Электр өрісінің кернеулігі деп өрістің берілген нүктесіндегі бірлік оң зарядқа әсер ететін күшпен анықталатын шаманы айтады.

Электр өрісінің потенциалы деп өрістің берілген нүктесіндегі бірлік оң зарядтың потенциалдық энергиясымен анықталатын шаманы айтады.

Электр өрістерінің суперпозиция принциптерінің мәні электр зарядтары жүйесінің қорытқы өрісінің кернеулігі әрбір жеке заряд туғызған өріс кернеуліктерінің векторлық (геометриялық) қосындысына тең болатындығымен байланысты.

Электрлік диполь деп бір-бірінен белгілі бір ара қашықтықта орналасқан шамалары тең, таңбалары қарама-қарсы екі зарядтың жүйесін айтады.

Электр тогы деп зарядтың қандай да бір бет арқылы өтуін айтады.

Механика - механикалық қозғалыстың заңдылықтарын және бұл қозғалысты туғызушы немесе өзгертуші себептерді қарастыратын физиканың бөлімі.

Кинематика– денелердің қозғалысын осы қозғалысты туғызушы себеппен байланыстырмай зерттейді.

Динамика – денелердің қозғалыс заңдарын және бұл қозғалысты туғызушы немесе өзгертуші себептерді зерттейді.

Материалдық нүкте – берілген есептің шарттарында өлшемдерін есепке алмауға болатын массасы бар дене.

Абсолют қатты дене – ешбір жағдайларда деформацияланбайтын және барлық жағдайларда екі нүктесінің (дәлірек айтса, екі бөлшегінің) ара қашықтығы өзгермейтін дене.

Абсолют серпімді соққы – нәтижесінде толық механикалық энергия (потенциалдық және кинетикалық энергияның қосындысы) сақталатын соққы.

Абсолют серпімсіз соққы нәтижесінде толық механикалық энергия (потенциалдық және кинетикалық энергиялардың қосындысы) сақталмайды және ол энергияның басқа түріне, мысалы жылулық энергияға ауысады.

Дененің массасы – дененің инерттілігінің сандық өлшемі болып табылатын физикалық шама.

Күш – денелердің өзара әсерлесуінің сандық өлшемі болып табылатын физикалық шама.

Қозғалыс траекториясы – қозғалған материалдық нүктенің кеңістікте уақыттың өтуіне байланысты сызатын сызығы.

Дененің импульсі – сан жағынан дененің массасының жылдамдығына көбейтіндісіне тең және бағыты жылдамдықтың бағытымен бірдей векторлық шама.

Молекулалық физика – заттың құрылысы мен қасиеттерін барлық денелер үздіксіз хаосты қозғалыстағы молекулалардан тұрады дегенге негізделген молекулалық – кинетикалық түсініктерді басшылыққа лаып қарастыратын физиканың бөлімі.

Моль – молекулаларының немесе атомдарының саны Авогадро санына ( моль ) тең зат мөлшері.

Физикалық процесс – жүйенің бір күйден екінші күйге өтуі.

Детальдың тепе – теңдік принципінің мәнімынада: тепе-теңдіктік макрожүйедегі кез келген микропроцесс оған кері процестің жылдамдығындай жылдамдықпен өтеді.

Механикалық жүйенің еркіндік дәрежелер саны деп жүйенің кеңістіктегі орнын анықтайтын тәуелсіз шамалардың санын айтады.

Бірінші текті мәңгі қозғалтқыш деп сыртттан алған энергиядан артық жұмыс жасайтын, периодты әрекет ететін қозғалтқышты айтады.

Политроптық процесс деп дененің жылу сыйымдылығы тұрақты болып қалатын процесті айтады.

Жылу сыйымдылық деп дененің температурасын бір кельвинге арттыру үшін оған жұмсалатын жылу мөлшеріне тең шаманы айтады.

Барометрлік формула деп, атмосфералық қысымның биіктікке байланысты экспоненциалды кемуін өрнектейтін формуланы айтады.

Еркін жүріс жолының ұзындығы деп газ молекуласының кезектес екі соқтығысуларының арасындағы уақыт ішінде жүріп өтетін өтетін жолын айтады.

Сименс – электрлік кедергіге кері шама заттың электр өткізгіштігінің бірлігі.

Тізбектің әр текті бөлігі деп электростатикалық күштермен бірге бөгде күштер әсер ететін бөлікті айтады.

Тұрақты электр тогы деп шамасы мен бағыты уақыт бойынша өзгермейтін электр тогын айтады.

Магнит өрісі құйынды өріс, себебі магнит өрісі индукциясының циркуляциясы нольден өзгеше.

Магнит индукциясы векторының дивергенциясы әрқашан нольге тең, себебі табиғатта магнит зарядтары жоқ.

Ортаның магниттік өтімділігі ортадағы магнит өрісінің индукциясы вакуумдағымен салыстырғанда неше есе артық екендігін көрсетеді.

Кюри нүктесі деп температураның одан жоғары мәнінде заттың ферромагнетиктік қасиеттері жойылып, ол парамагнетикке айналатын мәнін айтады.

Электромагниттік индукция құбылысы деп тұйықталған өткізгішконтурмен шектелген магнит ағыны өзгергенде осы контурда индукциялық электр тогы деп аталатын электр тогының пайда болу құбылысын айтады.

Генри – контур индуктивтілігінің бірлігі.

Тербеліс деп белгілі бір қайталану дәрежесімен сипатталатын процесті айтады.

Тербеліс периоды – толық бір тербеліс уақыты.

Герц ( Гц) – уақыт бірлігі ішіндегі бір тербеліске сәйкес тербелістер жиілігінің бірлігі.

Гармоникалық тербеліс деп синустық немесе косинустық заң бойынша өтетін тербелісті айтады.

Математикалық маятник – салмақсыз. Созылмайтын жіпке ілінген және ауырлық күшінің әсерінен тербеле алатын материалдық нүкте.

Толқын ұзындығы деп 2 -ге тең фазалар айырымымен тербелетін екі нүктенің ара қашықтығын айтады.

Жылулық сәуле деп денелердің ішкі энергиясы есебінен шығатын электромагниттік сәулені айтады.

Дененің энергетикалық жарқырауы (немесе сәуле шығарғыштығы) деп дененің бірлік бетінен барлық бағытта шығатын энергия ағынын айтады.

Абсолют қара дене деп кез келген температурада өзіне түскен жарықты оның жиілігіне, поляризациясы мен таралу бағытына байланыссыз жұтатын денені айтады.

Планк гипотезасы электромагниттік сәуле жиілігіне пропорционал энергияның жеке үлестері (кванттары) түрінде шығады.

«Ультракүлгін күйреуі» деп классикалық физиканың Кирхгоф функциясына арналған қара дененің сәуле шығарғыштығының жиілікке тәуелділігінің тәжірибелік мәліметтерін қанағаттандыратын өрнегін классикалық физика әдісімен іздеудің мүмкін еместігін айтады.

Сыртқы фотоэффект (немесе фотоэлектрондық эмиссия) деп қатты және сұйық денелердің электромагниттік сәуле әсерінен электрондар шығаруын айтады.

де Бройль гипотезасының мәні мынада: бөлшектердің корпускулалық қасиеттерімен бірге толқындық қасиеттері де болады.

де Бройль толқыны – классикалық физикадағы толқындармен ұқсастығы жоқ, ерекше кванттық табиғаты бар толқын.

Гейзенбергтің анықталмағандық принципінің мәні мынада: микробөлшектің координаталары мен оларға сәйкес импульстерінің анықталмағандықтарының көбейтіндісі Планк тұрақтысынан кем болмайды.

Шредингер теңдеуі – микробөлшектер қозғалысының заңдарын сипаттайтын релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі.

Толқындық функция - микробөлшектің күйін сипаттайтын функция.

Туннельдік эффект деп бөлшектің ені шағын потенциалдық бөгеттен энергиясы осы бөгеттің биіктігінен аз болғанда өтіп кету құбылысын айтады. Кванттық гармоникалық осциллятордың нольдік энергиясы деп оның толық энергиясының ең аз (ноль емес) мәнін айтады.

Резерфорд атомының ядролық моделі атомның іс жүзінде жүзеге асырды.

Планк гипотезасы электромагниттік сәуле жиілігіне пропорционал энергияның жеке үлестері (кванттары) түрінде шығады.

«Ультракүлгін күйреуі» деп классикалық физиканың Кирхгоф функциясына арналған қара дененің сәуле шығарғыштығының жиілікке тәуелділігінің тәжірибелік мәліметтерін қанағаттандыратын өрнегін классикалық физика әдісімен іздеудің мүмкін еместігін айтады.

Сыртқы фотоэффект (немесе фотоэлектрондық эмиссия) деп қатты және сұйық денелердің электромагниттік сәуле әсерінен электрондар шығаруын айтады.

де Бройль гипотезасының мәні мынада: бөлшектердің корпускулалық қасиеттерімен бірге толқындық қасиеттері де болады.

де Бройль толқыны – классикалық физикадағы толқындармен ұқсастығы жоқ, ерекше кванттық табиғаты бар толқын.

Гейзенбергтің анықталмағандық принципінің мәні мынада: микробөлшектің координаталары мен оларға сәйкес импульстерінің анықталмағандықтарының көбейтіндісі Планк тұрақтысынан кем болмайды.

Шредингер теңдеуі – микробөлшектер қозғалысының заңдарын сипаттайтын релятивистік емес кванттық механиканың негізгі теңдеуі.

Толқындық функция - микробөлшектің күйін сипаттайтын функция.

Туннельдік эффект деп бөлшектің ені шағын потенциалдық бөгеттен энергиясы осы бөгеттің биіктігінен аз болғанда өтіп кету құбылысын айтады. Кванттық гармоникалық осциллятордың нольдік энергиясы деп оның толық энергиясының ең аз (ноль емес) мәнін айтады.

Резерфорд атомының ядролық моделі атомның іс жүзінде барлық массасы шоғырланған оң зарядталған ядродан және ядроның маңайында айналатын электрондардан тұратын жүйе болып табылады.

Электронның Бор орбиталары электронның байқалу ықтималдығы барынша үлкен болатын нүктелердің геометриялық орны болып табылады.

Спин деп микробөлшектің классикалық физикада ұқсастығы жоқ меншікті механикалық моментін айтады.

Фермион деп жарты спині бар бөлшекті айтады.

Бозон деп нөлдік немесе бүтін санды спині бар бөлшекті айтады.

Ядроның байланыс энергиясы деп ядроны құрайтын нуклондарға кинетикалық энергия бермей ыдырату үшін жасалатын жұмыспен анықталатын шаманы айтады.

Радиоактивтілік деп бір атом ядроларының екіншілеріне элементар бөлшектер шығара отырып түрленуін айтады.

Жартылай ыдырау периоды – ядролардың алғашқы мөлшерінің жартысы ыдырайтын уақыт.

Ядролық реакция деп ядроны (немесе ядроларды) түрлендіруге келтіретін атом ядросының элементар бөлшекпен өзара әсерлесу процесін айтады.

Элементар бөлшек деп қазіргі кезде белгілі материяның ең ұсақ бөлшегін айтады.

Аннигиляция деп нәтижесінде басқа бөлшектер түзілетін бөлшектер мен антибөлшектердің өзара әсерлесу процесін айтады.

Кварктер – қазіргі кездегі түсінік бойынша адрондарды құрайтын іргелі бөлшектер.

Өзара әсерлесудің біріңғай теориясы («ұлы бірігу») - өзара әсерлесудің төрт типін (гравитациялық, электромагниттік, күшті және әлсіз) біріктіретін теория.

ҚЫСҚАША ДӘРІС КОНСПЕКТІЛЕРІ:

Тақырыбы: 1. Релятивистік кинематика

Дәріс мақсаты: Кеңістік пен уақыттың релятивистік қасиеттері мен бірмезгілдіктің салыстырмалылығын меңгеру.

1. САТ эксперименттік негіздері

2. Эйнштейн постулаттары. Кеңістік пен уақыттың релятивистік қасиеттері

3. Интервалдардың классификациясы және оқиғалардың арасындағы себептілік-салдарлық байланыстар

18 ғасырда ғалымдардың көпшілігі жарық бөлшектерінің, корпускалаларының ағыны деп есептеген Ньютонның шәкірттері Эйлер, Ломоносов, Гюйгенс жарықты кейбір эфир деп аталатын ортадағы механикалық толқындар деп есептеген. 19 ғ. басында ағылшын физигі Юнг дифракция, интерференция және поляризация құбылыстарын толқындық көзқараспен түсіндірген. Бірақ Юнг жас болғандықтан оның тұжырымдарына атақты ғалымдар назар аудармаған. Бірнеше жылдан кейін Юнгтың көзқарасын француз инженері Френель тәжірибелері арқылы дәлелдеген. Бірақ мынадай қарама-қайшылық пайда болған қатты денелерде таралатын көлдеңең механикалық толқындардың таралу жылдамдығы орталарының тығыздығына пропорционал болады.

Сондықтан жарықтың жылдамдығы өте үлкен шама болғандықтан эфирдің де тығыздығы өте үлкен болуы керек. Аспан денелері эфирде мүлдем қозғалмауы керек, бірақ астрономиялық бақылау мұны дәлелдемейді. Одан әрі 19 ғасырдың ортасында ғалымдар (Физо) қозғалыстағы орталарда жарық жылдамдықтарын өлшеген және классикалық механикадағы жылдвмдықтар қосу заңының орындалмайтындығын ашты.

1865 жылы ағылшын физигі Максвелл электромагниттік теориясын құрғаннан кейін оның теңдеулері классикалық механиканың салыстырмалылық принципіне бағына ма, бағынбай ма? Соны тексерген. Сонда электромагниттік құбылыстар үшін Галилей салыстырмалы прнципінің орындалатындығын ашқан. Басқаша айтқанда Галилей түрлендірулері Максвелл теңдеулерін өзгерткен. Яғни Максвелл теңдеулері Галилей түрлендірілуіне қатысты инвариантты болмай шыққан.

1881-1887 жылы американ физиктері Майкельсон және Морли эфирлік желді анықтау үшін бірқатар тәжірибелер өткізген.

19 ғасырдың аяғында бірқатар ғалымдар Лармор, Лоренц, Максвелл теңдеулерін өзгертпейтін түрлендірулерін тапқан. Бірақ физикалық мағынасын түсіндіре алмаған. 1904 жылы француз математигі, философы, физигі Анри Пуанкаре құрама штатта жүргенде өз бағдарламасында салыстырмалылық принципті барлық құбылыстарға кеңейткен және бұл бағдарламасын аз оқылатын американ журналында жариялаған. Сол жылы Генрих Лоренц өз түрлендірулерінің ең дұрыс түрін тапқан. Бірақ физикалық мағынасын түсіндіре алмаған.

1905 жылы Альберт Энштейн өзінің постулаттарын ұсынған:
1) Энштейннің салыстырмалылық принципі деп аталады. Оның 3 тұжырымдамасы бар:

1. ешқандай физикалық тәжірибелер арқылы инерциялық жүйесінің қозғалыс күйін анықтауға болмайды.

2. барлық инерциялық санақ жүйелерінде табиғат заңдары инвариантты болады.

3. табиғат заңдары Лоренц түрлендірілуіне қатысты инвариантты болады.

2) Жарықтың таралу жылдамдығының тұрақтылығы туралы постулат

1-тұжырымдама: Бақылаушы қабылдаған жарық жылдамдығы бақылаушы мен жарық көзі арасындағы салыстырмалы жылдамдыққа тәуелсіз болады. Яғни тұрақты с=3*10 8 м/с

2-тұжырымдама: барлық инерциялық санақ жүйесінде жарықтың таралу жылдамдығы вакуумдағы жарықтың жылдамдығына тең болады. с=3*10 8 м/с

Кеңістік пен уақыттың релятивистік қасиеттері. Бірмезгілдіктің салыстырмалылығы.

18 ғасырда Ньютон физикаға абсолюттік кеңістік және абсолюттік уақытдеген ұғымды енгізген. Бұл ұғымдар бойынша кеңістіктегі материалдық денелердің қозғалысы кеңістік пен уақыттың ешқандай қасиеттеріне тәуелсіз. Бірақ САТ-ның құрылуы бұл ұғымдарға шұғыл өзгерістер енгізді. САТ-да кеңістік пен уақыт жеке қарастылылмайды. Классикалық механикада кейбір оқиға барлық инерциалды санақ жүйесінде бір мезгілде өтеді, екі бір мезгілдегі оқиғалар барлық инерциалдық санақ жүйесінде бір мезгілде болады. Ал САТ-да екі оқиға бір мезгілде бір ғана санақ жүйесінде болады. Басқа санақ жүйесінде бір мезгілде емес болады. Екі оқиғаның арасындағы уақыт интервалы бір санақ жүйесінен екінші санақ жүйесіне көшкен кезде өзгеріп отырады. САТ –да кеңістік пен уақыттың интервалдары сақталмайды, бірақ оқиғалар арасындағы интервал деген шама сақталады.

S₁₂=с²/(t-t₁)² -(х₂-х₁) ²- (у₂-у₁) ²-(z₂-z₁)²

S₁₂₌ S₁₂ '

Элементар бөлшектің қозғалмайтын санақ жүйесінде өмір сүру уақытын меншікті өмір сүру уақыты деп атайды.

dr - меншікті өмір сүру уақыты

dt – бөлшектің өмір сүру уақыты

Негізгі сұрақтар:

1. Жарық жылдамдығын кім өлшеді?

2. Эйнштейннің салыстырмалылық принципі қалай айтылады?

3. Оның қандай үш тұжырымдамасы бар?

4. САТ қалай құрылды?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: