Номер 3, страница 235 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 62. Постулаты теории относительности. Глава 8. Элементы теории относительности - номер 3, страница 235.

Условие.

3. Какие события называются одновременными?

Решение.

Решение 2.

Решение

Понятие одновременности событий кардинально различается в классической механике Ньютона и в специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна.

В классической физике время считается абсолютным, то есть оно течет одинаково во всех системах отсчета. Соответственно, и одновременность событий абсолютна: если два события происходят одновременно для одного наблюдателя, они будут одновременными для любого другого наблюдателя, независимо от его скорости движения.

В специальной теории относительности, основанной на постулате о постоянстве скорости света в вакууме для всех инерциальных систем отсчета, понятие одновременности становится относительным. Это означает, что два события, которые являются одновременными в одной инерциальной системе отсчета, могут быть не одновременными в другой системе отсчета, движущейся относительно первой. Это явление называется относительностью одновременности.

Согласно СТО, два пространственно разделенных события (то есть происходящих в разных точках пространства) называются одновременными в некоторой инерциальной системе отсчета, если световые сигналы, испущенные из точек, где произошли события, в моменты их свершения, приходят в середину отрезка, соединяющего эти точки, в один и тот же момент времени.

Математически относительность одновременности следует из преобразований Лоренца для времени. Если в системе отсчета S два события происходят в точках с координатами $x_1$ и $x_2$ в один и тот же момент времени $t_1 = t_2$, то в системе отсчета S', движущейся относительно S со скоростью $v$, моменты времени этих событий будут:

$t'_1 = \gamma (t_1 - \frac{vx_1}{c^2})$

$t'_2 = \gamma (t_2 - \frac{vx_2}{c^2})$

где $\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$ - фактор Лоренца, а $c$ - скорость света. Поскольку $t_1 = t_2$, но $x_1 \neq x_2$, из формул видно, что $t'_1 \neq t'_2$. Таким образом, события, одновременные в системе S, не являются одновременными в системе S'.

Ответ: Одновременными называются события, которые происходят в один и тот же момент времени в данной, конкретной системе отсчета. В общем случае, согласно специальной теории относительности, события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не являются одновременными в другой, движущейся относительно первой.