Расстояние не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно определенной системы отсчета.
Обозначим через длину стержня в системе отсчета К, относительно которой стержень находится в состоянии покоя. Тогда длина И этого стержня в системе отсчета КИГ отношении которого стержень движется со скоростью v, определяется по формуле.
Относительность промежутков времени
Пусть интервал времени между двумя событиями, происходящими в одной и той же точке инерциальной системы К, равна т0. Этими событиями, например, могут быть два удара метронома, который отсчитывает секунды.
Тогда интервал т между этими же событиями в системе отсчета Klt движущейся относительно системы К со скоростью v. Время, измеряемое наблюдателем, движущимся вместе с часами, называют собственным временем.
Мы видим, что интервал времени, отсчитанный за неподвижным часами т0, меньше интервал, отсчитанный часами т, что движется. Иначе говоря, время в системе отсчета, движущейся замедляется.
Это явление экспериментально наблюдалось при радиоактивного распада ядер. Рассмотрим, например, радиоактивный распад ядра углерода:
Верхний индекс символа элемента означает число нуклонов (сумма числа протонов и нейтронов) в ядре этого элемента, нижний индекс означает число протонов (порядковый номер в таблице Менделеева). В системе координат, находится в состоянии покоя, период полураспада ядра равна: Т1 / 2 = 0,1 с (т0 = 0,1 с). Итак, в системе отсчета, движущейся период полураспада возрастает в 10 раз и составляет 1 с.
Как пример эффекта замедления времени можно подать (учащимся) так называемый «парадокс близнецов».
^ Парадокс близнецов - мысленный эксперимент, с помощью которого пытаются «доказать» противоречивость специальной теории относительности.
Согласно СТВ, с точки зрения «неподвижных» наблюдателей все процессы у объектов, движущихся замедляются. С другой стороны, принцип относительности декларирует равноправие инерциальных систем отсчета. На основании этого строится рассуждение, что приводит к противоречию.
Для наглядности рассматривается история двух братьев-близнецов. Один из них (далее - путешественник) отправляется в космический полет, второй (далее - домосед) - остается на Земле. Чаще всего «парадокс» формулируется так: с точки зрения домоседа часы путешественника, движущегося имеет замедленный ход времени, поэтому по возвращении он отстать от часов домоседа. С другой стороны, относительно путешественника двигалась Земля, поэтому отстать имеет часы домоседа. На самом деле, брать равноправные, следовательно, после возвращения их часы должны показывать одинаковое время.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. Что означает выражение «сокращение длины движущегося тела»?
2. Что означает выражение «интервал времени, отсчитанный за неподвижным часами т0, меньше интервал, отсчитанный часами т, что движется»?
Закрепление изученного материала
1. Тренируемся решать задачи
1. С какой скоростью относительно Земли должна двигаться космический корабль, чтобы продольные размеры для земного наблюдателя были вдвое меньше настоящие?
2. С какой скоростью должен двигаться космический корабль относительно Земли, чтобы часы на нем шел в 4 раза медленнее, чем на Земле?
3. Какое время истечет на Земле, якщовракети, которая движется со скоростью 2,4 108 м / с относительно Земли, прошло 6 лет?
4. Сколько времени для жителей Земли и для космонавтов продлится путешествие до зари в ракете, летящей со скоростью, равна 0,9 скорости света? Расстояние от земного наблюдателя до зари - 40 световых лет.