Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 2: Nguyên lý tương đối

Lý thuyết:Chương 3. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI3.1. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÊ	3.1.1. Phép biến đổi Galilê	3.1.2. Nguyên lý tương đối Galilê3.2. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI ANH-XTANH	3.2.1. Thuyết tương đối hẹp của Anh-xtanh	3.2.2 Phép biến đổi Lo-rentz	3.2.3. Tính tương đối của khoảng không gian và thời gian	3.2.4. Động lực học tương đối tính	3.2.5. Nguyên lý tương đươngBài tập: Vật lý đại cương 1995Trang 15: 1, 2, 3, 4, 5Trang 25+26: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8Trang 35: 1, 2, 3, 4 Trang 186:	 1,2,3 ,4,53.1. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÊ3.1.1. Quan niệm về không gian, thời gian và chuyển động Thời gian không phụ thuộc hệ quy chiếu. Khoảng không gian không phụ thuộc hệ quy chiếu. Chuyển động phụ thuộc hệ quy chiếu.3.1.2. Phép biến đổi GalilêO  O’ O’  O3.1. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÊ3.1.3. Nguyên lý tương đối GalilêPhép biến đổi vận tốcPhép biến đổi gia tốc:ĐL II Niutơn: Nguyên lý tương đối GalilêMọi HQC CĐTĐ đối với HQC quán tính cũng là HQC quán tínhCác ĐL Niutơn cũng nghiệm đúng trong HQC chuyển động thẳng đều đối với HQC quán tínhTổng quátCác HT, các QT cơ học đều xảy ra như nhau trong mọi HQC quán tính3.2. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI ANHX-TANH3.2.1. Thuyết tương đối hẹp của Anhx-tanhTiên đề 1 (Về sự bất biến của các ĐL vật lý) Các định luật vật lý là như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tínhTiên đề 2 (Về sự bất biến của vận tốc ánh sáng trong chân không) Vận tốc ánh sáng trong chân không là như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính3.2. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI ANHX-TANH3.2.2. Phép biến đổi LorentzTừ hệ O sang hệ O’Từ hệ O’ sang hệ O21Hệ quảHệ quả* v c không tồn tại hạt vật chất có vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng hay vận tốc của ánh sáng trong chân không là Max3.2. NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI ANHX-TANH3.2.3. Tính tương đối của khoảng không gian và thời gianGiả sử có một thước AB gắn chặt trên trục x của hệ O, đứng yên đối với hệ O và chuyển động với hệ O’. Gọi chiều dài thanh trong hệ O là , chiều dài của thanh trong hệ O’ là Bài toán đặt ra là tìm mối quan hệ của Chiều dài của thước trong hệ O’ và O lần lượt là: ABKết luận: Chiều dài của thanh AB trong hệ mà nó đang chuyển động bao giờ cũng bé hơn chiều dài của nó trong hệ đứng yên khoảng không gian bị co ngắn lại khi vận tốc tăng lên.Nhận xét: Khoảng không gian có tính tương đối tuỳ thuộc vào hệ quy chiếu.VD: Một cái thước có chiều dài 1m chuyển động với vận tốc 260.000km/s.Trong hệ quy chiếu chuyển động nó co ngắn lại còn lại là bao nhiêu?Vậy hệ quy chiếu chuyển động nó co ngắn lại còn lại chỉ còn 0,5mTrong hệ O’ ở thời điểm t’; áp dụng biểu thức (2)b. Tính tương đối của khoảng thời gianGiả sử trong hệ quy chiếu O có một sự kiện xảy ra trong khoảng thời gian Tại vị trí A có toạ độ xA; Trong hệ quy chiếu chuyển động O’ thì:Kết luận: khoảng thời gian xảy ra một sự kiện trong hệ quy chiếu mà nó đứng yên sẽ nhỏ hơn khoảng thời gian của sự kiện ấy xảy ra hệ quy chiếu mà nó đang chuyển độngNhận xét: khoảng không gian và khoảng thời gian đều có tính tương đối phụ thuộc vào hệ quy chiếu.* Từ thức gặp tiên Từ thức đi 3 ngày với tiên trở về, trên trái đã trôi đi 300 năm.* Nhà du hành vũ trụ bay với v = 2,9996.108m/s đi về mất 20năm thì trên trái đất đã trải qua 2000năm3.2.4. Động lực học tương đối tínhPhương trình cơ bản của chuyển động chất điểmTrong cơ học tương đối m thay đổim0: khối lượng của chất điểm trong hệ mà nó đứng yên với v0=0Trong đó khối lượng m của chất điểm có dạng:Khi v tăng  m > m0b. Động lượng trong cơ học tương đốiVéc tơ động lượng: Theo định lý về động lượngKhi v<<c ta thu được biểu thức cổ điển p=m0vPhương trình chuyển động phụ thuộc vào hệ quy chiếuc. Năng lượng của chất điểmTrong cơ học tương đối Hệ quảGọi năng lượng nghỉ ký hiệu: W0  W0=mc2Khi vật chuyển động năng lượng tổng cộng là W = Wđ+ W0 Wđ= W – W0=(m-m0)c2 Wđ=(m-m0)c24.2.1. Định luật bảo toàn động lượngHệ cô lập- Hệ gồm hai vật:4.2. Định luật bảo toàn động lượng và mômen động lượngNghĩa làTrường hợp tổng quát:Tổng động lượng của một hệ cô lập luôn được bảo toànb. Sự bảo toàn động lượng theo một phươngNếu tổng hợp lực theo phương nào đó bằng không thì hình chiếu của động lượng theo phương đó được bảo toàn.c. Ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng- Giải thích hiện tượng súng giật lùivV M m- Chuyển động của phản lực- Công thức Xioncopxki4.2.2. Định luật bảo toàn mô men động lượng	Đối với một vật cô lập hoặc chịu tác dụng của những lực mà mô men của các lực đó đối với điểm gốc O bằng không thì mô men động lượng là một đại lượng bảo toàn.- Nếuta có- Với hệ chất điểm:Bài tập 1,2 (trang 198) sgk năm 1995Vật chuyển động phải có vận tốc bao nhiêu để có kích thước của nó theo phương chuyển động giảm đi 25% (ĐS:v=198600km/s)Khối lượng của hạt tăng thêm bao nhiêu nếu tăng vận tốc của nó từ 0 đến 0,9 lần vận tốc ánh sáng ĐS 3. Khối lượng của điện tử chuyển động bằng 2 lần khối lượng nghỉ của nó. Tìm động năng của điện tử này4. Khi phân chia hạt nhân 92U235 năng lượng giải phóng ra khoảng 200MeV. Tìm độ thay đổi khối lượng khi phân chia 1kmol Uran này5. Tìm vận tốc của hạt Mêzôn nếu năng lượng toàn phần của hạt Mêzôn đó bằng 10lần năng lượng nghỉ của nó. BT1. Gọi chiều dài thật của vật là chiều dài của vật theo phương chuyển động là Kích thước của vật giảm đi 25% nên: BT2. m0  v0 = 0m  v = 0,9c;BT3. m= 2m0; Wđ=?Hạt điện tử nên m0 = me =9,1.10-31kgWđ=(m-m0)c2=(2m0 - m0)c2==9,1.10-31(3.10-8)2 = 8,2.10-14JBT4. W = 200MeV ; 1eV=1,6.10-19J1MeV = 106eV; m=235kgW=200MeV=200.1,6.10-19.106=320.10-13(J)Theo đ/l Avogađrô thì 1kmol 92U235 thì m=235kg và N=6,023.1026 hạt nguyên tửPhân chia 1kmol 92U235 cần số năng lượng là: Gọi vận tốc của hạt Mêzôn là: vNăng lượng toàn phần của hạt Mêzôn là W=mc2Năng lượng nghỉ của hạt Mêzôn là W0=m0c2Theo giả thiết W = 10W0mc2 =10m0c2