Τι προβλέπει η σχετικότητα σχετικά με το μήκος και το χρόνο μάζας καθώς αυξάνεται η ταχύτητα ενός αντικειμένου;
1. Μάζα:
* Ειδική σχετικότητα: Καθώς η ταχύτητα ενός αντικειμένου προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η μάζα του αυξάνεται. Αυτή η αύξηση δεν είναι μια αλλαγή στην εσωτερική δομή του αντικειμένου, αλλά μάλλον συνέπεια της κίνησης του σε σχέση με έναν παρατηρητή. Ο τύπος είναι:
* m =m₀ / √ (1 - v² / c²)
* m =σχετικιστική μάζα
* m₀ =μάζα ανάπαυσης
* V =ταχύτητα
* c =ταχύτητα φωτός
* Σημαντική σημείωση: Η σύγχρονη φυσική συχνά θεωρεί τη μάζα ως αμετάβλητη ιδιοκτησία και αντ 'αυτού χρησιμοποιεί τον όρο "σχετικιστική ορμή" για να υπολογίσει την αύξηση της αδράνειας καθώς ένα αντικείμενο προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός.
2. Μήκος:
* Σύάση μήκους: Το μήκος ενός αντικειμένου που κινείται με υψηλή ταχύτητα φαίνεται μικρότερη σε έναν ακίνητο παρατηρητή προς την κατεύθυνση της κίνησης. Ο τύπος είναι:
* L =l₀ * √ (1 - V²/C²)
* L =Μήκος που παρατηρείται από έναν σταθερό παρατηρητή
* L₀ =Μήκος ανάπαυσης
* V =ταχύτητα
* c =ταχύτητα φωτός
3. Ώρα:
* Χρόνος διαστολή: Ο χρόνος επιβραδύνεται για ένα κινούμενο αντικείμενο σε σχέση με έναν σταθερό παρατηρητή. Ο τύπος είναι:
* t =t₀ / √ (1 - V² / C²)
* t =χρόνος που παρατηρείται από έναν σταθερό παρατηρητή
* T₀ =Ο σωστός χρόνος (χρόνος που μετράται στο πλαίσιο αναφοράς του αντικειμένου)
* V =ταχύτητα
* c =ταχύτητα φωτός
Βασικά σημεία:
* Ασυμπτωτική συμπεριφορά: Καθώς η ταχύτητα του αντικειμένου πλησιάζει και πιο κοντά στην ταχύτητα του φωτός, η μάζα του προσεγγίζει το άπειρο, το μήκος του πλησιάζει το μηδέν και ο χρόνος του προσεγγίζει μια στάση.
* Πλαίσιο αναφοράς: Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι αυτά τα αποτελέσματα είναι σε σχέση με το πλαίσιο αναφοράς του παρατηρητή. Ένας παρατηρητής που ταξιδεύει με το αντικείμενο δεν θα αντιλαμβάνεται καμία αλλαγή στη μάζα, το μήκος ή το χρόνο του αντικειμένου.
* καθημερινή ζωή: Αυτά τα αποτελέσματα είναι γενικά αμελητέα στις καθημερινές ταχύτητες. Ωστόσο, γίνονται σημαντικές σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, η οποία είναι σχετική σε καταστάσεις όπως οι επιταχυντές σωματιδίων.
Στην ουσία, η ειδική σχετικότητα μας λέει ότι η ταχύτητα του φωτός είναι το τελικό όριο ταχύτητας και ότι καθώς πλησιάζουμε αυτό το όριο, βλέπουμε δραματικές αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο η μάζα, το μήκος και ο χρόνος συμπεριφέρονται.
