Релятивістська Фізика

Симуляція спеціальної теорії відносності та релятивістських ефектів

Керування

0.50 c
10 кг
50 м
30 с

Релятивістські Ефекти

Фактор Лоренца: 1.15
Релятивістська маса: 11.5 кг
Релятивістський імпульс: 1.73×10⁹ кг·м/с
Кінетична енергія: 2.25×10¹⁷ Дж
Повна енергія: 1.04×10¹⁸ Дж

Простір-Час

Скорочення довжини: 43.3 м
Сповільнення часу: 26.0 с
Інтервал простору-часу: -2.25×10³ м²
Швидкість часу: 0.87
Червоний зсув: 0.73

Релятивістські Ефекти

Швидкість (м/с): 1.50×10⁸ м/с
Класичний імпульс: 1.50×10⁹ кг·м/с
Класична енергія: 1.13×10¹⁷ Дж
Відносна похибка: 15.4%

Пояснення Релятивістської Фізики

Основні Поняття

  • Спеціальна теорія відносності - теорія простору-часу Ейнштейна
  • Фактор Лоренца (γ) - γ = 1/√(1-v²/c²), де v - швидкість, c - швидкість світла
  • Скорочення довжини - L = L₀/γ, де L₀ - власна довжина
  • Сповільнення часу - t = γt₀, де t₀ - власний час
  • Релятивістська маса - m = γm₀, де m₀ - маса спокою

Математичні Формули

γ = 1/√(1-v²/c²) - фактор Лоренца
E = mc² - енергія спокою
E = γmc² - повна релятивістська енергія
p = γmv - релятивістський імпульс
E² = (pc)² + (mc²)² - зв'язок енергії та імпульсу
s² = (ct)² - x² - інтервал простору-часу

Релятивістські Ефекти

Просторово-часові ефекти:

  • Скорочення довжини - об'єкти стискаються у напрямку руху
  • Сповільнення часу - годинники в рухомій системі йдуть повільніше
  • Релятивізм одночасності - події, одночасні в одній системі, можуть бути неодночасними в іншій
  • Парадокс близнюків - космонавт старіє повільніше за земного брата

Енергетичні ефекти:

  • Релятивістська маса - маса зростає зі швидкістю
  • Кінетична енергія - E_k = (γ-1)mc²
  • Енергія спокою - E₀ = mc²
  • Релятивістський імпульс - p = γmv

Часті Питання

Чому неможливо перевищити швидкість світла?

Згідно з теорією відносності, при наближенні до швидкості світла маса об'єкта зростає до нескінченності, а енергія, необхідна для прискорення, також стає нескінченною. Це робить неможливим досягнення швидкості світла матеріальними об'єктами.

Що таке парадокс близнюків?

Парадокс близнюків демонструє сповільнення часу: якщо один з близнюків полетить у космос з високою швидкістю, то при поверненні він буде молодшим за брата, що залишився на Землі. Це не парадокс, а реальний ефект теорії відносності.

Як пов'язані енергія та маса?

Згідно з формулою Ейнштейна E = mc², енергія та маса еквівалентні. Маса може перетворюватися в енергію (як у ядерних реакціях), а енергія може проявлятися як маса. Це фундаментальний принцип природи.

Чому простір та час відносні?

Простір та час не є абсолютними, а залежать від системи відліку. Спостерігачі в різних системах відліку можуть вимірювати різні довжини та часові інтервали для одних і тих же подій, що є наслідком інваріантності швидкості світла.