Tiểu Luận Thuyết tương đối

Mục Lục

A. PHẦN 1:MỞ ĐẦU 4

I. Lí do chọn đề tài: 4

II. Đối tượng nghiên cứu: 5

III. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: 5

1. Mục đích nghiên cứu: 5

2. Nhiệm vụ nghiên cứu: 5

IV. Phạm vi nghiên cứu: 6

V. Phương pháp nghiên cứu: 6

VI. Kế hoạch nghiên cứu: 6

VII. Cấu trúc đề tài: 6

B. PHẤN 2: NỘI DUNG 8

B.1. Chương I:Cơ sở lí luận của đề tài: 8

I. GALILEO (GALILEAN TRANSFORMATION) 8

1. Hệ qui chiếu- Hệ tọa độ 8

2. Phép biến đổi Galileo 9

II. THUYẾT TƯƠNG ÐỐI HẸP (SPECIAL RELATIVITY) 11

1. Những cơ sở thực nghiệm 11

2. Thí nghiệm Michalson-Morley 12

3. Thí nghiệm Sitter về quan sát hệ sao đôi 14

4. Thuyết tương đối hẹp của Einstein 15

III. TÍNH ÐỒNG BỘ (SYNCHRONIZATION) 16

1. Sự chậm lại của thời gian (TIME DILATION) 17

2. Sự không đồng bộ về thời gian 20

IV. ÐỘ DÀI TRONG HỆ QUI CHIẾU CHUYỂN ÐỘNG 21

1. Ðộ dài theo phương chuyển động 21

2. Ðộ dài vuông góc với phương chuyển động : 23

V. PHÉP BIẾN ÐỔI LORENTZ ( LORENTZ TRANSFORMATION) 24

1. Công thức Lorentz về biến đổi toạ độ 24

2. Công thức biến đổi LORENTZ về vận tốc (LORENTZ VELOCITY TRANSFORMATION) 27

3. Giải thích thí nghiệm Fizeau bằng công thức biến đổi Lorentz 28

4. Hệ qủa: 30

a. Sự trễ về thời gian 30

b. Sự co lại của khỏang cách: 31

c. Công thức sự không đồng bộ 32

VI. Kiểm nghiệm lí thuyết tương đối hẹp: 32

Hạt Myon, “nhân chứng” của thuyết tương đối hẹp 32

B.2. Chương II:Giải quyết một số vấn đề 36

I. Vấn đề 1:giải thích trực quan thuyết tương đối hẹp bằng thí nghiệm lí thuyết của Einstein 36

II. Vấn đề 2:Chuyển động phải chăng là tương đối? 39

III. Vấn đề 3: Nghịch lí anh em sinh đôi 42

IV. Vấn đề 4: E=mc2 49

V. Câu hỏi trắc nghiệm: 50

C. PHẦN 3:KẾT LUẬN 53

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 54



A. PHẦN 1:MỞ ĐẦU

I. Lí do chọn đề tài:

Thế giới là vật chất tồn tại,vận động trong không gian và thời gian. Các quá trình vật lí là các quá trình vật chất xảy ra trong không gian và thời gian, nên các lý thuyết vật lí gắn liền với các khái niệm không gian, thời gian trong lịch sử phát triển của mình.

Thế kỉ 20 tiếp cận với những chuyển động có vận tốc rất lớn, khi đó người ta thấy rằng cơ học Newton không còn thích hợp nữa. Từ đó người ta đặt vấn đề xem xét lại về các khái niệm không gian và thời gian. Và cũng từ đó, thuyết tương đối của Einstein ra đời, đánh dấu sự ra đời của vật lí học hiện đại.

Thuyết tương đối liên quan đến mọi ngành vật lí, nhưng được gắn với Động lực học là vì:

 Thuyết tương đối hẹp ra đời từ những khó khăn của điện động lực học, ví dụ như thí nghiệm đo vận tốc của ánh sáng. Sau này người ta thấy rằng trong hệ phương trình Maxwell đã tiềm ẩn lý thuyết tương đối hẹp. Cụ thể là hệ phương trình Maxwell bất biến qua phép biến đổi Lorentz chứ không phải phép biến đổi Galile.

 Điện động lực học là khoa học về điện từ trường, vận tốc lan truyền của nó chính là vận tốc ánh sáng. Chính vì vậy không thể áp dụng cơ học Newton vào điện động lực học. Chính vì vậy khi học điện động lực học phải học song hành với lý thuyết tương đối hẹp.

 Suốt hơn nửa thế kỷ từ khi Maxwell viết hệ phương trình điện động lực học nhưng các nhà khoa học không thể hiểu được nó vì vẫn tin vào ê-te là môi trường truyền ánh sáng. Thậm chí Lorentz khi viết ra phép biến đổi của mình 1904 cũng lý giải rằng do thuộc tính của ê-te. Puancare đã tìm ra hệ thức E=mc2 từ 1900 khi nghiên cứu điện động lực học nhưng chỉ khi Einstein hệ thống hóa lại thành lý thuyết tương đối hẹp thì mọi thứ của điện động lực học mới sáng tỏ. Chính vì vậy điện động lực học và lý thuyết tương đối hẹp cần phải học cùng với nhau.

Với mục đích tìm hiểu rõ mối tương quan của Điện động lực học và Thuyết tương đối hẹp, qua đó xây dựng khả năng đón nhận những ý tưởng lớn của thuyết tương đối hẹp, mà nhóm tôi đã quyết định chọn đề tài:”THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP”

II. Đối tượng nghiên cứu:

 Thuyết tương đối hẹp và giải quyết câu hỏi: “Chuyển động phải chăng là tương đối?”

 So sánh nguyên lí Galileo và nguyên lí tương đối Einstein.

 Phép biến đổi Lorentz.

III. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Mục đích nghiên cứu:

 Trang bị cho bản thân nội dung thuyết tương đối hẹp.

 So sáng nội dung lí thuyết, áp dụng thực tế.

 Hiểu rõ phép biến đổi Lorentz.

 Nắm được những điểm giống nhau và khác nhau của nguyên lí Galileo và nguyên lí tương đối Einstein.

2. Nhiệm vụ nghiên cứu:

 Tìm hiểu nội dung của thuyết tương đối hẹp,phép biến đổi Lorentz, nguyên lí Galileo, nguyên lí tương đối Einstein.

 Sưu tầm, trình bày và giải quyết một số vấn đề để thấy được các ý tưởng lớn của thuyết tương đối hẹp.

IV. Phạm vi nghiên cứu:

Các vấn đề trong cơ học Newton, thuyết tương đối hẹp, điện động lực học, phép biến đổi Lorentz.

V. Phương pháp nghiên cứu:

 Phương pháp đọc sách và nghiên cứu tài liệu.

 Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp lí thuyết.

 Phương pháp thảo luận nhóm.

VI. Kế hoạch nghiên cứu:

 Trong nhóm thảo luận và thực hiện đề tài hoàn chỉnh.

 Sau khi hoàn thành đề tài, nhóm sẽ trình bày trước lớp. Giáo viên và các bạn trong lớp sẽ đóng góp ý kiến và xây dựng cho đề tài.

 Nếu đề tài hay có thể tiến xa hơn.

VII. Cấu trúc đề tài:

Phần 1:Mở đầu.

I. Lí do chọn đề tài.

II. Đối tượng nghiên cứu.

III. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.

IV. Phạm vi nghiên cứu.

V. Phương pháp nghiên cứu.

VI. Kế hoạch nghiên cứu.

VII. Cấu trúc đề tài.

Phần 2:Nội dung.

Chương I:Cơ sở lí luận của đề tài.

Chương II:Giải quyết một số vấn đề.

Phần 3:Kết luận.