Relatiivsusteooria (15)

Ande Andekas-Lammutaja
Füüsika – Relatiivsusteooria
Relatiivsusteooria e. suhtelisuse teooria on füüsikateooria, mis lähtub kahest põhiseisukohast: kõik taustsüsteemid on samaväärsed, st. füüsikaliste suuruste väärtused (kiirus, pikkus, aeg) on üksteise suhtes liikuvate vaatlejate jaoks erinevad ja ükski vaatleja pole eelistatud e. igal mehel on oma tõde ja ükski neist pole tõesem ning et on olemas suurim võimalik kiirus, piirkiirus, mis on kõigis taustsüsteemides ühesugune ning ei olene liikumise suunast ega allika kiirusest (valguskiirus c). Ruum jaotatakse ühe- (laius), kahe- (kõrgus, laius), kolme- (pikkus, kõrgus laius) ning neljamõõtmeliseks e. aegruumiks (pikkus, kõrgus, laius (on üksteisega risti) ning aeg). Me elame aegruumis, kuid ei taju neljandat mõõdet. Osakese trajektoori aegruumis nimetatakse tema maailmajooneks. Relatiivsusteooria põhiideed väljendab arusaam, et olemas on ainult see, mille mõju on kohale jõudnud. Mõju levik võtab aga aega. Erirelatiivsusteooria vaatleb vaid ühtlaselt liikuvaid e. inertsiaalseid taustsüsteeme. Üldrelatiivsusteooria vaatleb ka kiirendusega liikuvaid taustsüsteeme. Üldrelatiivsusteoorias kasutatakse ka samasusprintsiipi, mis väidab, et keha osalemine gravitatsioonilises vastastikmõjus ja selle sama keha inertsus on võrdsed. Vaatleja, kes tajub jõu olemasolu, ei saa ilma lisainfota kindlaks teha, kas see on kiirendusega liikumisest põhjustatud inertsijõud või gravitatsioonijõud.
Kiirus on suhteline e. relatiivne füüsikaline suurus. Inertsiaalsüsteemideks nimetatakse taustsüsteeme, mis on seotud kiirenduseta s.o. üksteise suhtes ühtlaselt sirgjooneliselt liikuvate kehade e. vaatlejatega. Inertsiaalsüsteemis paigalseisvale kehale mõjuvate jõudude summa on null. Relatevistlik kiiruste liitumisseadus rõhutab piirkiiruse c saavutamatuse nõuet. Kui üks keha liigub ühes taustsüsteemis sirgjooneliselt kiirusega v1 ja süsteem ise kiirusega v2, siis keha kiirus u juhul v1 = c on c. Knemaatiline tegur γ näitab aja aeglustumist. Kui kiirus kasvab, kasvab ka γ piiramatult. Aja aeglustumiseks e. dilatatsiooniks nimetatakse nähtust, mille tõttu igale vaatlejale tundub, et teistes süsteemides on aja kulg aeglustunud. Omaaeg t0 korrutatud kinemaatilise teguriga γ annab ajavahemiku λt, mis suureneb. Pikkuse suhtelisus e. kontraktsioon e. lühenemine on tõestatav näitega, et 100 m pika rongi liikumisel kiirusega 100 km/h lüheneb ta 4*10-15 mm. Seisumass m0 on keha mass inertsiaalsüsteemis, kus keha seisab paigal. Kineetiline mass mkin on kehale lisandunud kineetiline energia Ekin keha liikumisel suurel kiirusel. Kui keha kineetiline energia kasvab, siis kasvab tema mass piiramatult, kuid kiirus läheneb c-le.
Valguskiir levib kosmoses kiirusega 300 000 km/s. Kui kiir möödub tähest, siis ta muudab oma suunda, tingituna tähe suurest gravitatsioonist. Must auk tekib tähe plahvatamisel. Selle poole otse liikudes imeb ta meid sirgjooneliselt valguskiirusel endasse, nurga all liikudes imeb ta meid spiraalselt valguskiirusel endasse. Musta augu poole suure kiirusega ning nurga all liikudes võib ta muuta meie trajektoori, kuid ei ime meid endasse. Musta augu gravitatsioon on tänu keerisele meeletult suur. Väidetavalt on musta augu taga valge auk, kust kogu aine väljub. Linnutee galaktika keskel on hiiglaslik must auk.
c – valguskiirus
E – energia
γ – kinemaatiline tegur
m – mass
t – aeg
u – keha kiirus
v – kiirus