Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

hukum elektrodinamika dan hukum relativitas

Prinsip relativitas dalamelektrodinamika

Setelah Maxwell merumuskan hukum dasar elektrodinamika pada paruh kedua abad ke-19, muncul pertanyaan apakah prinsip relativitas, yang berlaku untuk fenomena mekanik, juga berlaku untuk fenomena elektromagnetik. Dengan kata lain, apakah proses elektromagnetik (interaksi muatan dan arus, propagasi gelombang elektromagnetik, dll.) berjalan dengan cara yang sama di semua kerangka acuan inersia? Atau, mungkin, gerakan bujursangkar yang seragam, tanpa mempengaruhi fenomena mekanis, memiliki beberapa efek pada proses elektromagnetik?

Untuk menjawab pertanyaan ini, perlu dicari tahu apakah hukum dasar elektrodinamika berubah ketika berpindah dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya, atau, seperti hukum Newton, tetap tidak berubah. Hanya dalam kasus terakhir seseorang dapat mengesampingkan keraguan tentang validitas prinsip relativitas seperti yang diterapkan pada proses elektromagnetik dan menganggap prinsip ini sebagai hukum alam umum.

Hukum elektrodinamika rumit, dan solusi yang tepat untuk masalah ini bukanlah tugas yang mudah. Namun, pertimbangan yang sudah sederhana, tampaknya, memungkinkan untuk menemukan jawaban yang benar. Menurut hukum elektrodinamika, kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah sama ke segala arah dan sama dengan c = 3 ? 10 8 MS. Tetapi di sisi lain, sesuai dengan hukum penambahan kecepatan mekanika Newton, kecepatannya bisa sama dengan Dengan hanya dalam satu kerangka acuan yang dipilih. Dalam kerangka acuan lain yang bergerak sehubungan dengan kerangka yang dipilih ini dengan kecepatan, kecepatan cahaya seharusnya sudah sama. Artinya, jika hukum biasa penambahan kecepatan berlaku, maka ketika berpindah dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya, hukum elektrodinamika harus berubah sehingga dalam kerangka acuan baru ini kecepatan cahaya sudah sama dengan bukan, tetapi.

Dengan demikian, kontradiksi tertentu terungkap antara elektrodinamika dan mekanika Newton, yang hukum-hukumnya konsisten dengan prinsip relativitas. Kesulitan yang dihadapi diatasi dengan tiga cara berbeda.

Kesempatan Pertama adalah untuk menyatakan prinsip relativitas yang tidak dapat dipertahankan seperti yang diterapkan pada fenomena elektromagnetik. Sudut pandang ini diambil oleh fisikawan besar Belanda, pendiri teori elektron X. Lorentz. Sejak zaman Faraday, fenomena elektromagnetik telah dianggap sebagai proses dalam medium khusus yang dapat menembus semua yang mengisi semua ruang, "eter dunia". Kerangka acuan inersia, yang diam relatif terhadap eter, menurut Lorentz, adalah kerangka preferensi khusus. Di dalamnya, hukum elektrodinamika Maxwell valid dan memiliki bentuk paling sederhana. Hanya dalam kerangka acuan ini kecepatan cahaya dalam ruang hampa sama ke segala arah.

Kemungkinan kedua terdiri dari mempertimbangkan persamaan Maxwell yang salah dan mencoba mengubahnya sedemikian rupa sehingga tidak berubah selama transisi dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya (sesuai dengan gagasan klasik yang biasa tentang ruang dan waktu). Upaya semacam itu, khususnya, dilakukan oleh G. Hertz. Menurut Hertz, eter sepenuhnya terbawa oleh benda yang bergerak, dan oleh karena itu fenomena elektromagnetik berlangsung dengan cara yang sama, terlepas dari apakah benda itu diam atau bergerak. Prinsip relativitas benar.

Akhirnya, kemungkinan ketiga Penyelesaian kesulitan-kesulitan ini terdiri dari penolakan terhadap konsep klasik ruang dan waktu untuk mempertahankan prinsip relativitas dan hukum Maxwell. Ini adalah cara yang paling revolusioner, karena ini berarti revisi dalam fisika dari ide-ide terdalam dan paling mendasar. Dari sudut pandang ini, bukan persamaan medan elektromagnetik yang ternyata tidak akurat, tetapi hukum mekanika Newton, yang konsisten dengan gagasan lama tentang ruang dan waktu. Hal ini diperlukan untuk mengubah hukum mekanika, dan bukan hukum elektrodinamika Maxwell.

Kemungkinan ketiga ternyata satu-satunya yang benar. Secara konsisten mengembangkannya. A. Einstein menemukan ide-ide baru tentang ruang dan waktu. Dua cara pertama, ternyata, disangkal oleh eksperimen.

Ketika Hertz mencoba mengubah hukum elektrodinamika Maxwell, ternyata persamaan baru tersebut tidak mampu menjelaskan sejumlah fakta yang diamati. Jadi, menurut teori Hertz, air yang bergerak harus benar-benar menarik cahaya yang merambat di dalamnya, karena air itu menarik eter, tempat cahaya merambat. Pengalaman telah menunjukkan bahwa ini tidak benar-benar terjadi.

Sudut pandang Lorentz, yang menurutnya harus ada kerangka acuan yang dipilih terkait dengan eter dunia, yang dalam keadaan diam mutlak, juga dibantah oleh eksperimen langsung.

Jika kecepatan cahaya sama dengan 300.000 km/s hanya dalam kerangka acuan yang terkait dengan eter, maka dengan mengukur kecepatan cahaya dalam kerangka inersia sewenang-wenang, adalah mungkin untuk mendeteksi pergerakan kerangka ini sehubungan dengan eter dan tentukan kecepatan gerakan ini. Sama seperti dalam kerangka acuan yang bergerak relatif terhadap udara, angin muncul, ketika bergerak relatif terhadap eter (jika, tentu saja, eter ada), "angin eter" harus dideteksi. Eksperimen untuk mendeteksi "angin halus" dilakukan pada tahun 1881 oleh ilmuwan Amerika A. Michelson dan E. Morley berdasarkan ide yang diungkapkan 12 tahun sebelumnya oleh Maxwell.

Dalam percobaan ini, kecepatan cahaya dibandingkan dalam arah gerak bumi dan dalam arah tegak lurus. Pengukuran dilakukan dengan sangat akurat dengan bantuan perangkat khusus - interferometer Michelson. Eksperimen dilakukan pada waktu yang berbeda dalam sehari dan pada waktu yang berbeda sepanjang tahun. Tetapi hasil negatif selalu diperoleh: gerakan Bumi terhadap eter tidak dapat dideteksi.

Itu semua seolah-olah Anda menjulurkan kepala keluar dari jendela mobil dengan kecepatan 100 km / jam dan tidak memperhatikan angin sakal.

Dengan demikian, gagasan tentang keberadaan kerangka acuan yang dominan tidak tahan verifikasi eksperimental. Pada gilirannya, ini berarti bahwa tidak ada media khusus - "luminiferous ether" - yang dengannya kerangka acuan yang dominan dapat dikaitkan.

Elektrodinamika

Elektrodinamika adalah cabang utama fisika. Ini berkaitan dengan penggunaan listrik dan magnet. Listrik dan magnet pada dasarnya didasarkan pada hukum yang ditemukan oleh ilmuwan yang berbeda pada waktu yang berbeda. Di zaman kita, hukum elektrodinamika diterapkan hampir di mana-mana. Setiap hari kita bertemu dengan penerapan banyak bagian elektrodinamika. Misalnya: lampu listrik, transportasi, listrik itu sendiri dan masih banyak lagi. Banyak orang bahkan tidak menyadari betapa pentingnya penemuan ini bagi mereka. Sama seperti listrik, magnet adalah kejadian sehari-hari dalam kehidupan kita. Paling sering, dari magnet, kita bertemu dengan medan magnet yang mengelilingi kita di mana-mana. Magnet digunakan di berbagai peralatan listrik radio. Tujuan dari pekerjaan kursus ini adalah untuk mempertimbangkan salah satu bagian utama fisika - elektrodinamika.

Sejarah elektrodinamika. Elektrodinamika adalah ilmu tentang sifat dan pola perilaku jenis materi khusus - medan elektromagnetik yang berinteraksi antara benda dan partikel bermuatan listrik. Ada empat jenis interaksi dalam elektrodinamika:

gravitasi

elektromagnetik

Nuklir

Lemah (interaksi antar partikel elementer)

Interaksi elektromagnetik adalah hal terpenting di bumi. Elektrodinamika berasal dari Yunani kuno. Dalam terjemahan, kata elektron adalah kuning. Selain amber, banyak tubuh lain yang juga tertarik. Baik benda ringan maupun berat tertarik ke benda yang dialiri listrik. Pada tahun 1729, Gray menemukan transfer muatan dari jarak jauh. Charles Dufray menemukan dua jenis muatan: kaca dan resin. Kaca direpresentasikan sebagai muatan positif, dan resin - sebagai muatan negatif. Di masa depan, James Clerk Maxwell menyelesaikan penciptaan teori elektrodinamika, tetapi penggunaan elektrodinamika baru dimulai pada paruh kedua abad ke-19. Maxwell menarik perhatian pada kekurangan elektrodinamika klasik. Ketidakkonsistenan dengan hukum kekekalan muatan merupakan argumen yang cukup untuk meragukan kebenarannya, karena hukum kekekalan bersifat sangat umum.

Konsekuensi matematis dari sistem persamaan Maxwell yang dimodifikasi adalah pernyataan tentang kekekalan energi dalam proses elektromagnetik dan kesimpulan teoretis tentang kemungkinan adanya medan yang tidak bergantung pada muatan dan arus dalam bentuk gelombang elektromagnetik di ruang kosong. Prediksi terakhir ini menemukan konfirmasi eksperimental yang brilian dalam eksperimen terkenal Hertz dan Popov, yang meletakkan dasar bagi komunikasi radio modern. Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik yang dihitung dari sistem ternyata sama dengan kecepatan rambat cahaya yang diukur secara eksperimental dalam ruang hampa, yang berarti penyatuan bagian-bagian fisika elektromagnetisme dan optik yang praktis sebelumnya independen menjadi satu teori lengkap.

Langkah maju yang paling penting dalam pengembangan teori fenomena listrik dan magnet adalah penemuan sumber pertama arus searah - sel galvanik. Sejarah penemuan ini dimulai dengan karya dokter Italia Luigi Galvani, sejak akhir abad ke-18. Galvani tertarik pada tindakan fisiologis pelepasan listrik. Sejak tahun 80-an. Pada abad ke-18, ia melakukan serangkaian eksperimen untuk menentukan efek pelepasan listrik pada otot-otot katak yang dibedah. Suatu hari dia menemukan bahwa ketika percikan api melompat ke dalam mesin listrik atau ketika botol Leyden habis? otot katak berkontraksi jika disentuh dengan pisau bedah logam pada saat itu. Penasaran dengan efek yang diamati, Galvani memutuskan untuk memeriksa apakah listrik atmosfer tidak akan memiliki efek yang sama pada kaki katak. Memang, menghubungkan salah satu ujung saraf kaki katak dengan konduktor ke tiang terisolasi yang terbuka di atap, dan ujung saraf lainnya ke tanah, ia memperhatikan bahwa selama badai petir, otot-otot katak berkontraksi dari waktu ke waktu. .

Galvani kemudian menggantung katak yang dibedah itu dengan kait tembaga yang dihubungkan ke sumsum tulang belakang mereka di dekat pagar besi taman. Dia menemukan bahwa kadang-kadang ketika otot katak menyentuh pagar besi, otot-otot itu berkontraksi. Selain itu, fenomena ini diamati dalam cuaca cerah. Akibatnya, Galvani memutuskan, dalam hal ini bukan lagi badai petir yang menjadi penyebab fenomena yang diamati. Untuk mengkonfirmasi kesimpulan ini, Galvani melakukan eksperimen serupa di sebuah ruangan. Dia mengambil seekor katak, yang saraf tulang belakangnya terhubung ke pengait tembaga, dan meletakkannya di atas pelat besi. Ternyata ketika kait tembaga menyentuh besi, otot-otot katak berkontraksi. Galvani memutuskan bahwa ia telah menemukan "listrik hewan", yaitu, listrik yang dihasilkan dalam tubuh katak. Ketika saraf katak ditutup dengan kait tembaga dan pelat besi, sirkuit tertutup terbentuk, di mana muatan listrik (cairan atau materi listrik) mengalir, yang menyebabkan kontraksi otot.

Baik fisikawan maupun dokter menjadi tertarik dengan penemuan Galvani. Di antara fisikawan itu adalah rekan senegaranya Galvani, Alessandro Volta. Volta mengulangi percobaan Galvani, dan kemudian memutuskan untuk memeriksa bagaimana otot-otot katak akan berperilaku jika tidak ("listrik hewan") dilewatkan melalui mereka, tetapi listrik diperoleh dengan salah satu metode yang dikenal. Pada saat yang sama, ia menemukan bahwa otot-otot katak berkontraksi dengan cara yang sama seperti pada percobaan Galvani. Setelah melakukan penelitian semacam ini, Volta sampai pada kesimpulan bahwa katak hanyalah "perangkat" yang mencatat aliran listrik, bahwa tidak ada "listrik hewan" khusus. Volta mengemukakan bahwa penyebab listrik adalah kontak dua logam yang berbeda. Perlu dicatat bahwa Galvani telah memperhatikan ketergantungan kekuatan kontraksi kejang otot-otot katak pada jenis logam yang membentuk sirkuit di mana listrik mengalir.

Namun, Galvani tidak terlalu memperhatikan hal tersebut. Volta, sebaliknya, melihat di dalamnya kemungkinan membangun teori baru. Tidak setuju dengan teori "listrik hewan", Volta mengajukan teori "listrik logam". Menurut teori ini, penyebab listrik galvanik adalah kontak berbagai logam. Setiap logam, Volta percaya, mengandung cairan listrik - cairan, yang, ketika logam tidak bermuatan, diam dan tidak memanifestasikan dirinya. Tetapi jika Anda menggabungkan dua logam yang berbeda, maka keseimbangan listrik di dalamnya akan terganggu, cairan listrik akan mulai bergerak. Dalam hal ini, cairan listrik dalam jumlah tertentu akan berpindah dari satu logam ke logam lain, setelah itu keseimbangan akan dipulihkan kembali. Tetapi sebagai akibatnya, logam dialiri listrik: yang satu positif, yang lain negatif. Volta mengkonfirmasi pertimbangan ini secara eksperimental. Dia mampu menunjukkan bahwa memang, dengan kontak sederhana dua logam, salah satunya memperoleh muatan positif, dan yang lainnya negatif.

Jadi, Volt menemukan apa yang disebut perbedaan potensial kontak. Volta melakukan percobaan berikut. Pada piringan tembaga yang dipasang pada elektroskop biasa, bukan bola, dia meletakkan piringan yang sama, terbuat dari logam lain dan memiliki pegangan. Ketika diterapkan, disk bersentuhan di sejumlah tempat. Akibatnya, perbedaan potensial kontak muncul antara disk (menurut terminologi Volta, "perbedaan tegangan" muncul di antara disk).

Untuk mendeteksi "perbedaan tegangan" yang muncul ketika logam yang berbeda bersentuhan, yang secara umum kecil, Volta mengangkat piringan atas dan kemudian daun elektroskop tampak menyimpang. Ini disebabkan oleh fakta bahwa kapasitansi kapasitor yang dibentuk oleh disk menurun, dan perbedaan potensial di antara mereka meningkat dengan jumlah yang sama. Namun penemuan perbedaan potensial kontak antara logam yang berbeda belum dapat menjelaskan eksperimen Galvani dengan katak. Asumsi tambahan diperlukan. Tetapi dalam pengalaman Galvani, tidak hanya logam yang digabungkan. Otot katak, yang juga mengandung cairan, juga termasuk dalam rantai. Dia menyarankan bahwa semua konduktor harus dibagi menjadi dua kelas: konduktor jenis pertama - logam dan beberapa padatan lainnya, dan konduktor jenis kedua - cairan. Pada saat yang sama, Volta memutuskan bahwa perbedaan potensial muncul hanya ketika konduktor jenis pertama bersentuhan. Asumsi ini menjelaskan eksperimen Galvani. Sebagai hasil dari kontak dua logam yang berbeda, keseimbangan listrik di dalamnya terganggu. Keseimbangan ini dipulihkan sebagai hasil dari fakta bahwa logam terhubung melalui tubuh katak.

Dengan demikian, keseimbangan listrik terus-menerus terganggu dan dipulihkan sepanjang waktu, yang berarti bahwa listrik terus bergerak. Penjelasan tentang pengalaman Galvani ini tidak benar, tetapi hal itu mendorong Volt untuk berpikir tentang membuat sumber arus searah - baterai galvanik. Dan pada tahun 1800, Volta membangun baterai galvanik pertama - kolom Volt. Kolom volta terdiri dari beberapa lusin pelat perak dan seng bundar, ditempatkan di atas satu sama lain. Di antara pasangan piring diletakkan mug karton yang direndam dalam air garam. Perangkat semacam itu berfungsi sebagai sumber arus listrik terus menerus. Menariknya, sebagai argumen untuk keberadaan arus listrik yang berkelanjutan, Volta menarik sensasi langsung seseorang. Dia menulis bahwa jika lempeng ekstrem ditutup melalui tubuh manusia, maka pada awalnya, seperti dalam kasus toples Leyden, orang tersebut mengalami kejutan dan kesemutan. Kemudian ada perasaan terbakar terus-menerus, "yang tidak hanya tidak mereda, tetapi menjadi lebih kuat dan lebih kuat, segera menjadi tak tertahankan, sampai rantai terbuka."

Penemuan kolom Volta, sumber pertama arus searah, sangat penting untuk pengembangan teori listrik dan magnet. Adapun penjelasan pengoperasian perangkat Volta ini keliru. Ini segera diperhatikan oleh beberapa ilmuwan. Memang, menurut teori Volta, ternyata tidak ada perubahan yang terjadi pada sel galvanik selama operasinya.

Arus listrik mengalir melalui kawat, memanaskannya, dapat mengisi tabung Leyden, dll., tetapi sel galvanik itu sendiri tetap tidak berubah. Perangkat semacam itu tidak lebih dari mesin gerak abadi, yang, tanpa berubah, menghasilkan perubahan pada benda-benda di sekitarnya, termasuk kerja mekanis.

Pada akhir abad XVIII. Di kalangan ilmuwan, pendapat tentang kemustahilan keberadaan mesin gerak abadi sudah tersebar luas. Oleh karena itu, banyak dari mereka menolak teori aksi sel galvanik, yang ditemukan oleh Volta. Berbeda dengan teori Volta, teori kimia sel galvanik diusulkan. Tak lama setelah penemuannya, diketahui bahwa reaksi kimia terjadi di sel galvanik, di mana logam dan cairan masuk.

Teori kimia yang benar tentang aksi sel galvanik menggantikan teori Volta. Setelah ditemukannya pilar Volta, para ilmuwan dari berbagai negara mulai menyelidiki pengaruh arus listrik. Pada saat yang sama, sel galvanik itu sendiri juga ditingkatkan. Sudah Volta, bersama dengan "kolom", mulai menggunakan baterai cangkir sel galvanik yang lebih nyaman. Untuk mempelajari efek arus listrik mulai membangun baterai dengan lebih banyak elemen. Baterai terbesar di awal abad XIX. dibangun oleh fisikawan Rusia Vasily Vladimirovich Petrov di St. Petersburg. Baterainya terdiri dari 4.200 cangkir seng dan tembaga. Mug ditumpuk secara horizontal dalam sebuah kotak dan dipisahkan oleh spacer kertas yang direndam dalam amonia.

Langkah pertama dalam mempelajari arus listrik terkait dengan aksi kimianya. Sudah pada tahun yang sama di mana Volta menemukan baterai galvanik, properti arus listrik untuk menguraikan air ditemukan. Setelah ini, larutan beberapa garam diurai oleh arus listrik. Pada tahun 1807, ahli kimia Inggris Davy menemukan unsur-unsur baru dengan elektrolisis lelehan alkali kaustik: kalium dan natrium. Studi tentang aksi kimia arus dan penjelasan proses kimia yang terjadi dalam sel galvanik membuat para ilmuwan mengembangkan teori aliran arus listrik melalui elektrolit. Setelah mempelajari aksi kimia arus, para ilmuwan beralih ke efek termal dan optiknya.

Hasil paling menarik dari studi ini pada awal abad XIX. adalah penemuan busur listrik oleh Petrov. Penemuan yang dibuat oleh Petrov dilupakan. Banyak, terutama asing, ilmuwan tidak tahu tentang dia, karena buku Petrov ditulis dalam bahasa Rusia. Oleh karena itu, ketika Davy kembali menemukan busur listrik pada tahun 1812, ia dianggap sebagai pencipta penemuan ini.

Setelah mempertimbangkan semua hal di atas, kita melihat bahwa hukum elektrodinamika pada dasarnya saling bergantung, dan untuk menemukan hukum baru, kita harus mempertimbangkan dan memeriksa semua hukum hampir dari awal. Kami juga memahami bahwa tanpa semua hukum ini di zaman kita, bisa dikatakan, kita tidak bisa hidup. Mereka berlaku di mana-mana. Setiap orang memiliki medan magnetnya masing-masing. Tetapi selain para ilmuwan, tidak ada yang berpikir tentang fakta bahwa jika bukan karena semua ini, orang akan berhenti pada tahap pertama perkembangan.

Dokumen serupa

Prasyarat untuk penciptaan teori relativitas oleh A. Einstein. Relativitas gerak menurut Galileo. Prinsip relativitas dan hukum Newton. transformasi Galilea. Prinsip relativitas dalam elektrodinamika. A. Teori relativitas Einstein.

abstrak, ditambahkan 29/03/2003


Sistem referensi inersia. Prinsip relativitas klasik dan transformasi Galileo. Postulat Einstein tentang teori relativitas khusus. Hukum relativistik tentang perubahan panjang interval waktu. Hukum dasar dinamika relativistik.

abstrak, ditambahkan 27/03/2012


Munculnya teori relativitas. Klasik, relativistik, mekanika kuantum. Relativitas simultanitas peristiwa, interval waktu. Hukum Newton dalam bentuk relativistik. Hubungan antara massa dan energi. rumus Einstein, energi istirahat.

makalah, ditambahkan 01/04/2016


Prinsip relativitas G. Galileo untuk fenomena mekanis. Postulat dasar teori relativitas A. Einstein. Prinsip relativitas dan invarian kecepatan cahaya. transformasi koordinat Lorentz. Hukum dasar dinamika relativistik.

abstrak, ditambahkan 11/01/2013


Sejarah munculnya fisika relativistik baru, ketentuan yang ditetapkan dalam karya-karya A. Einstein. Transformasi Lorentz dan perbandingannya dengan transformasi Galilea. Beberapa efek dari teori relativitas. Hukum dasar dan rumus-rumus dinamika relativistik.

pekerjaan kontrol, ditambahkan 11/01/2013


Inti dari prinsip relativitas Einstein, perannya dalam deskripsi dan studi kerangka acuan inersia. Konsep dan interpretasi teori relativitas, postulat dan kesimpulan darinya, penggunaan praktis. Teori relativitas medan gravitasi.

abstrak, ditambahkan 24/02/2009


Sejarah penciptaan teori relativitas umum Einstein. Prinsip kesetaraan dan geometrisasi gravitasi. Lubang hitam. Lensa gravitasi dan katai coklat. Relativistik dan mengukur teori gravitasi. Dinamika Newton yang dimodifikasi.

abstrak, ditambahkan 12/10/2013


Relativitas umum dari sudut pandang filosofis. Analisis penciptaan relativitas khusus dan umum oleh Albert Einstein. Eksperimen lift dan eksperimen Kereta Einstein. Prinsip Dasar Teori Relativitas Umum (GR) Einstein.

abstrak, ditambahkan 27/07/2010


Mempelajari kunci penemuan ilmiah Albert Einstein. Hukum efek fotolistrik eksternal (1921). Rumus untuk hubungan kehilangan massa tubuh selama radiasi energi. Postulat Einstein tentang Relativitas Khusus (1905). Prinsip keteguhan kecepatan cahaya.

presentasi, ditambahkan 25/01/2012


prinsip relativitas Galileo. Hukum penambahan kecepatan. Postulat Einstein, artinya. Transformasi Lorentz dan konsekuensinya. Interferometer dan prinsip Michelson. Penambahan kecepatan dalam mekanika relativistik. Hubungan antara massa dan energi diam.

Tujuan pelajaran: untuk membentuk pemahaman siswa tentang bagaimana konsep ruang dan waktu telah berubah di bawah pengaruh ketentuan teori relativitas khusus Einstein.

Selama kelas

1. Analisis pekerjaan kontrol.

2. Mempelajari materi baru.

Pada akhir abad ke-19, ketentuan utama elektrodinamika dirumuskan. Sebuah pertanyaan muncul tentang validitas prinsip relativitas Galileo yang diterapkan pada fenomena elektromagnetik. Apakah fenomena elektromagnetik berlangsung dengan cara yang sama dalam kerangka inersia yang berbeda: bagaimana gelombang elektromagnetik merambat, bagaimana muatan dan arus berinteraksi selama transisi dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya?

Inersia adalah kerangka acuan semacam itu, relatif terhadap benda bebas yang bergerak dengan kecepatan konstan. Apakah gerakan bujursangkar yang seragam memiliki efek pada proses elektromagnetik (tidak mempengaruhi fenomena mekanik)?

Ketika berpindah dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya, apakah hukum elektrodinamika berubah, atau bagaimana hukum Newton tetap konstan?

Misalnya, menurut hukum penambahan kecepatan dalam mekanika, kecepatan dapat sama dengan c=3·108m/s hanya dalam satu kerangka acuan. Dalam kerangka acuan lain, yang dengan sendirinya bergerak dengan kecepatan V, kecepatan cahaya harus sama dengan c̄-V̄. Tetapi menurut hukum elektrodinamika, cepat rambat gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa dengan arah yang berbeda adalah c=3 108m/s

Kontradiksi muncul antara elektrodinamika dan mekanika Newton.

Untuk menyelesaikan kontradiksi yang muncul, tiga metode berbeda telah diusulkan.

Cara pertama Ini terdiri dari meninggalkan prinsip relativitas seperti yang diterapkan pada fenomena elektromagnetik. Kemungkinan ini didukung oleh pendiri teori elektronik, H. Lorentz (Belanda). Kemudian diyakini bahwa fenomena elektromagnetik terjadi di "eter dunia" - ini adalah media yang menembus semua yang mengisi seluruh ruang dunia. Kerangka acuan inersia dianggap oleh Lorentz sebagai kerangka diam relatif terhadap eter. Dalam sistem ini, hukum elektrodinamika dipatuhi dengan ketat, dan dalam kerangka acuan ini, kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah sama ke segala arah.

Cara kedua adalah untuk menyatakan persamaan Maxwell salah.

G. Hertz mencoba untuk menulis ulang mereka sedemikian rupa sehingga mereka tidak berubah selama transisi dari satu kerangka inersia ke yang lain, yaitu, sebagai hukum mekanika. Hertz percaya bahwa eter bergerak bersama dengan benda yang bergerak, dan oleh karena itu proses elektromagnetik terjadi dengan cara yang sama, terlepas dari gerakan atau bagian tubuh lainnya. Artinya, G. Hertz mempertahankan prinsip relativitas.

Cara ketiga adalah meninggalkan ide-ide tradisional tentang ruang dan waktu. Persamaan Maxwell dan prinsip relativitas dipertahankan, tetapi gagasan mekanika klasik yang paling jelas dan paling mendasar harus ditinggalkan.

Metode penyelesaian kontradiksi ini pada akhirnya benar.

Eksperimen tersebut membantah upaya pertama dan kedua untuk mengoreksi kontradiksi yang muncul antara elektrodinamika dan mekanika, sehingga prinsip relativitas tidak berubah.

Mengembangkan metode ketiga untuk memecahkan masalah, A. Einstein membuktikan bahwa konsep ruang dan waktu sudah ketinggalan zaman dan menggantikannya dengan yang baru.

Persamaan Maxwell, dikoreksi oleh Hertz, tidak dapat menjelaskan fenomena yang diamati. Pengalaman telah menunjukkan bahwa medium tidak dapat menyeret cahaya bersamanya, karena ia akan menyeret eter tempat cahaya merambat.

Eksperimen ilmuwan Amerika A. Michelson dan E. Morley membuktikan bahwa tidak ada medium seperti "eter pembawa cahaya"

Ternyata dimungkinkan untuk menggabungkan elektrodinamika Maxwell dan prinsip relativitas dengan penolakan ide-ide tradisional tentang ruang dan waktu, yaitu, baik jarak maupun perjalanan waktu tidak bergantung pada kerangka acuan.

Pada akhir abad ke-19, diperoleh data eksperimen yang tidak dapat dijelaskan dari sudut pandang fisika Newton. Khususnya, jika sumber cahaya dan penerima bergerak ke arah satu sama lain secara seragam dan lurus, maka kecepatan Newtonian mereka harus bertambah. Namun, fisikawan Amerika Michelson dan yang lainnya, yang melakukan eksperimen dengan interferometer sensitif, menunjukkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa tidak bergantung pada kecepatan sumber dan penerima dan sama di semua kerangka acuan inersia. Einstein sampai pada kesimpulan bahwa konstanta kecepatan cahaya adalah hukum alam yang mendasar. Kesimpulan ini dikemukakan oleh Einstein berdasarkan teori relativitas khususnya (lihat bagian 2.5). Invarian persamaan Maxwell (lihat bagian 3.5) di bawah transformasi Lorentz juga terbukti, sementara mereka tidak invarian di bawah transformasi Galilea (lihat 2.4). Ini mengikuti teori Einstein bahwa interaksi elektromagnetik (misalnya, muatan) ditransmisikan dalam ruang hampa dengan kecepatan yang dibatasi oleh kecepatan cahaya, melalui medan (konsep aksi jarak pendek) di semua kerangka acuan.

Pembagian medan elektromagnetik menjadi medan listrik dan magnet adalah relatif - di alam ada medan elektromagnetik tunggal. Cahaya juga memiliki sifat elektromagnetik (Gbr. 3.27).

Keteraturan dijelaskan berdasarkan teori relativitas khusus efek Doppler untuk gelombang elektromagnetik. Ketika sumber cahaya menjauh dari pengamat dengan kecepatan V, terjadi perubahan frekuensi (atau panjang gelombang sebesar ) dalam spektrum radiasi sumber dengan panjang gelombang radiasi ( pergeseran merah):

Efek Doppler telah menemukan aplikasi di radar untuk mengukur kecepatan V dan jarak ke objek yang bergerak, dalam astrofisika - untuk mengukur kecepatan mundur galaksi, dll.

Perubahan posisi semu bintang di bola langit karena terbatasnya kecepatan cahaya disebut penyimpangan cahaya.

3.7. Medan magnet kuasi-stasioner

Arus perpindahan pada dasarnya berbeda dari arus konduksi - tidak terkait dengan pergerakan muatan. Ini hanya disebabkan oleh perubahan waktu medan listrik (lihat 3.5). Bahkan dalam ruang hampa, perubahan medan listrik menyebabkan terjadinya medan magnet di ruang sekitarnya. Atas dasar inilah arus perpindahan identik dengan arus konduksi, dan ini memungkinkan untuk secara konvensional menyebutnya "arus".

Arus perpindahan j cm terjadi tidak hanya dalam ruang hampa atau dielektrik, tetapi juga dalam konduktor ketika arus bolak-balik konduksi j pr melewatinya, namun kecil dibandingkan dengan j pr (mengingat hal ini, mereka diabaikan).

Dalam konduktor masif yang ditempatkan dalam medan magnet bolak-balik, arus induksi dapat diinduksi sesuai dengan hukum (3.70). Arus ini adalah arus eddy dalam volume konduktor dan dikenal sebagai Arus Foucault.

Arus Foucault menciptakan medan magnetnya sendiri, yang, sesuai dengan aturan Lenz (lihat 3.73), mencegah perubahan fluks magnet yang menyebabkannya. Arus Foucault frekuensi tinggi menyebabkan pemanasan konduktor, yang memungkinkannya digunakan untuk melelehkan logam di tungku induksi, dalam oven microwave untuk memanaskan produk konduktif, dalam fisioterapi (tubuh manusia adalah konduktor), dll. Dalam kasus lain, untuk mengurangi kehilangan panas pada mesin listrik dan transformator, resistensi terhadap arus Foucault meningkat, membuat intinya tidak padat, tetapi dari pelat tipis yang diisolasi satu sama lain.

Di sirkuit dengan arus listrik bolak-balik, hambatan listrik konduktor meningkat dengan meningkatnya frekuensi arus. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa distribusi kerapatan arus pada penampang konduktor menjadi tidak seragam, dengan mempertimbangkan arus Foucault: kerapatan arus meningkat di dekat permukaan (yang disebut efek kulit). Ini juga memungkinkan Anda membuat konduktor berongga (tubular). Efek kulit adalah dasar untuk metode pengerasan frekuensi tinggi dari permukaan bagian.

Kekuatan arus bolak-balik pada saat yang sama tidak sama di berbagai bagian konduktor. Hal ini disebabkan oleh terbatasnya kecepatan rambat di sepanjang konduktor dari medan elektromagnetik yang berubah. Namun, jika kita memperhitungkan kecepatan rendah pembawa muatan dibandingkan dengan kecepatan propagasi medan, maka arus dapat dipertimbangkan kuasi-stasioner serta medan magnet yang mereka eksitasi.

Arus bolak-balik diperoleh dengan menggunakan generator. Ketika sirkuit berputar dalam medan magnet seragam dengan kecepatan sudut melalui area yang dibatasi oleh sirkuit, fluks magnet berubah secara berkala (lihat 3.67).

di mana 0 adalah nilai maksimum aliran yang melalui area S dari kontur.

Gaya gerak listrik yang timbul dari ini (lihat 3.70) akan menjadi:
berubah secara sinusoidal. 0 \u003d F 0 adalah amplitudo EMF. Jika rangkaian ditutup, maka arus bolak-balik akan mengalir di dalamnya:

.

Secara umum, setiap konduktor, selain resistansi ohmik R, memiliki induktansi L dan kapasitansi C. Mereka memberikan resistansi tambahan terhadap arus karena munculnya EMF induksi sendiri (lihat 3.73) dan inersia pengisian kapasitansi. Maka nilai amplitudo arus bolak-balik:

(3.90)

Nilai
memiliki sifat impedansi ( impedansi). Itu tergantung pada nilai R, L, C dan frekuensi . Ketika memenuhi kondisi:

,

impedansi memiliki nilai minimum sama dengan R, dan amplitudo arus bolak-balik mencapai nilai maksimumnya:

Frekuensi
- disebut resonansi R L \u003d L dan
- disebut resistansi induktif dan kapasitif dalam rangkaian arus bolak-balik.

Arus listrik bolak-balik memiliki aplikasi praktis yang bagus. Ini dapat ditransmisikan dengan kerugian rendah pada jarak jauh dan, dengan bantuan transformator, kekuatan dan tegangannya dapat bervariasi pada rentang yang luas.

Untuk mengkarakterisasi tindakan arus bolak-balik dibandingkan dengan arus searah, konsep ini diperkenalkan nilai efektif arus dan tegangan. Nilai efektif kuat arus adalah nilai I yang dihubungkan dengan amplitudo I 0 sebagai berikut:

demikian juga tegangan
. Mereka menentukan kekuatan arus bolak-balik. Anda juga dapat memberikan definisi lain: I D: nilai efektif kekuatan AC sama dengan kekuatan DC yang melepaskan jumlah panas yang sama di sirkuit seperti AC.

Definisi 1

Elektrodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari medan elektromagnetik dan interaksi di antara mereka.

Gambar 1. Konsep elektrodinamika. Author24 - pertukaran online makalah siswa

Elektrodinamika klasik secara komprehensif menggambarkan semua sifat medan listrik dan magnet, dan juga mempertimbangkan hukum fisika yang menyebabkan beberapa benda fisik bersentuhan dengan benda lain yang bermuatan listrik positif.

Merupakan kebiasaan untuk menyebut medan elektromagnetik sebagai bentuk materi universal, yang memanifestasikan dirinya sebagai akibat dari pengaruh satu elemen bermuatan pada elemen lainnya. Seringkali, ketika mempelajari medan elektromagnetik, komponen utamanya dibedakan: medan listrik dan medan magnet.

Definisi 2

Potensi elektromagnetik adalah kuantitas fisik khusus yang secara tepat menentukan distribusi medan di ruang umum.

Elektrodinamika dapat dibagi menjadi:

• elektrostatika;
• elektrodinamika medium kontinu;
• magnetostatika;
• elektrodinamika relativistik.

Vektor Poynting adalah besaran fisika, yang merupakan vektor utama kerapatan fluks energi medan dalam elektrodinamika. Nilai vektor ini sebanding dengan energi yang dapat ditransfer ke satuan ruang sementara melalui satuan luas permukaan, yang tegak lurus terhadap arah distribusi induksi elektromagnetik.

Elektrodinamika merupakan dasar yang baik untuk pengembangan optik dan fisika gelombang radio. Cabang-cabang ilmu ini dianggap sebagai dasar untuk teknik listrik dan radio. Elektrodinamika klasik menggunakan konsep persamaan Maxwell dalam menggambarkan sifat utama dan prinsip interaksi medan elektromagnetik, melengkapinya dengan persamaan material universal, kondisi awal dan batas.

Prinsip relativitas dalam elektrodinamika

Prinsip relativitas dalam elektrodinamika dibentuk pada paruh kedua abad ke-19 oleh Maxwell, yang memperkenalkan hukum dasar medan elektromagnetik kepada publik. Akibatnya, muncul pertanyaan logis apakah keteraturan ini meluas ke fenomena dalam elektrodinamika. Dengan kata lain, perlu untuk mengetahui apakah proses elektromagnetik, yang berinteraksi antara muatan dan arus, dapat merambat secara merata di semua kerangka acuan inersia, atau apakah mereka akan tersebar merata dalam proses mekanis.

Untuk memberikan jawaban yang benar dan lengkap untuk pertanyaan ini, fisikawan memutuskan untuk awalnya menentukan apakah hukum pusat elektrodinamika berubah selama transformasi dari satu sistem ke sistem lain atau tetap tidak berubah seperti hipotesis Newton. Hanya dalam kasus terakhir, diinginkan untuk tidak meragukan keabsahan prinsip yang dipelajari sehubungan dengan metode medan elektromagnetik, dan kemudian mempertimbangkan sistem ini sebagai hukum alam umum.

Catatan 1

Hukum elektrodinamika cukup beragam dan kompleks, sehingga solusi yang kompeten dari masalah ini bukanlah tugas yang mudah.

Namun, pertimbangan yang sudah mapan memungkinkan kita untuk menemukan jawaban yang rasional. Menurut prinsip elektrodinamika, kecepatan total rambat gelombang listrik dan magnet dalam ruang hampa selalu sama. Namun, di sisi lain, indikator ini juga dapat disamakan dengan salah satu sistem referensi yang dipilih sesuai dengan teori penambahan kecepatan mekanika Newton.

Ini berarti bahwa jika hukum biasa penambahan kecepatan adil dan valid, maka selama transisi berikutnya dari satu konsep inersia ke yang lain, prinsip-prinsip elektrodinamika harus berubah sehingga dalam kerangka acuan baru kecepatan cahaya sudah diwakili dalam formula yang sama sekali berbeda.

Dengan demikian, fisikawan menemukan kontradiksi serius antara mekanika Newton dan elektrodinamika, yang hukum-hukumnya tidak konsisten dengan prinsip relativitas.

Mereka mencoba mengatasi kesulitan yang muncul berkat metode berikut:

• menyatakan prinsip relativitas tidak dapat diterapkan untuk proses elektromagnetik;
• mengakui persamaan Maxwell sebagai salah dan mencoba mengubahnya sedemikian rupa sehingga tidak berubah selama transisi berikutnya dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya;
• meninggalkan ide-ide klasik tentang waktu dan ruang untuk lebih melestarikan prinsip relativitas dan hukum Maxwell.

Menariknya, kemungkinan ketiga inilah yang ternyata menjadi satu-satunya yang benar, karena dengan mengembangkannya secara konsisten, A. Einstein mampu menghadirkan ide-ide baru tentang ruang dan waktu. Dua cara pertama akhirnya disangkal dalam berbagai percobaan. Dengan demikian, gagasan tentang keberadaan kerangka acuan inersia tidak tahan verifikasi eksperimental.

Adalah mungkin untuk menyelaraskan prinsip relativitas dengan metode elektrodinamika hanya setelah para ilmuwan meninggalkan ide-ide klasik tentang ruang dan waktu, yang menurutnya aliran waktu dan jarak tidak bergantung pada kerangka acuan yang dominan.

Prinsip kekekalan muatan listrik

Dalam kasus elektrisasi tubuh fisik yang tidak stabil, hukum kekekalan muatan listrik positif digunakan. Pola ini cukup valid untuk konsep fisik tertutup. Validitas prinsip kekekalan muatan dalam elektrodinamika memainkan peran penting di alam karena fakta bahwa hanya partikel bermuatan listrik yang menyusun semua zat.

Interaksi gaya elektromagnetik antara benda tidak dapat dideteksi, karena materi apa pun netral dari posisi listrik dalam keadaan normal. Elemen bermuatan negatif dan positif terhubung langsung satu sama lain oleh gaya elektrostatik dan membentuk sistem netral.

Suatu zat makroskopik akan bermuatan listrik jika dalam komposisinya terdapat kelebihan jumlah partikel elementer dengan tanda muatan tertentu.

Para ilmuwan memisahkan bagian dari muatan negatif dari yang positif untuk menggemparkan tubuh fisik. Ini dapat dilakukan melalui gesekan, yang melibatkan pengamatan sejumlah besar transformasi partikel elementer.

Keberadaan proses yang sedang diselidiki, di ruang antara elemen-elemen yang bergerak, karena waktu yang terbatas dibagi, adalah hal utama yang membedakan teori aksi jarak pendek dari hipotesis aksi di kejauhan. Sifat utama medan listrik dalam elektrodinamika adalah pengaruh partikelnya terhadap muatan listrik lainnya.

Catatan 2

Medan elektrostatik hanya dapat muncul melalui aksi muatan listrik, karena medan tersebut ada di ruang sekitar muatan yang saling berhubungan.

Garis induksi magnet dalam elektrodinamika

Untuk arah vektor utama induksi magnetik, para ilmuwan menggunakan indikator kutub selatan relatif terhadap jarum magnet utara, yang diatur secara bebas di medan magnet. Arah dalam elektrodinamika ini sepenuhnya bertepatan dengan arah energi positif dari loop tertutup dengan arus. Normal positif bergerak ke arah di mana gimlet berubah jika Anda memutarnya sejajar dengan arus dalam bingkai.

Aturan gimlet dapat dirumuskan sebagai berikut: jika arah gerakan konstan gimlet pada akhirnya bertepatan dengan arus dalam konduktor, maka arah putaran pegangan secara otomatis disamakan dengan vektor induksi magnetik. Di medan magnet konduktor bujursangkar yang bekerja aktif, panah diatur secara ketat di sepanjang lingkaran singgung.

Definisi 3

Garis induksi magnetik adalah garis khusus, garis singgung yang diarahkan dengan cara yang sama seperti vektor pada titik tertentu di lapangan.

Parameter medan seragam selalu paralel, dan fitur utama dari garis induksi magnet dalam elektrodinamika disebut tak terhingga. Medan dengan garis gaya tertutup membentuk medan magnet yang tidak memiliki sumber.

Prinsip relativitas dan hukum Newton

Prinsip relativitas Galileo secara organik memasuki mekanika klasik yang diciptakan oleh I. Newton. Ini didasarkan pada tiga "aksioma" - tiga hukum terkenal Newton. Sudah yang pertama dari mereka, yang berbunyi: "Setiap tubuh terus ditahan dalam keadaan istirahat atau gerakan seragam dan lurus, sampai dan sejauh dipaksa oleh gaya yang diterapkan untuk mengubah keadaan ini," berbicara tentang relativitas gerak. dan pada saat yang sama menunjukkan adanya kerangka acuan (mereka disebut inersia), di mana benda-benda yang tidak mengalami pengaruh eksternal bergerak "dengan inersia", tidak mempercepat atau memperlambat. Justru sistem inersia seperti itulah yang dimaksudkan ketika merumuskan dua hukum Newton lainnya. Selama transisi dari satu kerangka inersia ke kerangka inersia lainnya, banyak besaran yang menjadi ciri pergerakan benda berubah, misalnya, kecepatannya atau bentuk lintasan pergerakannya, tetapi hukum gerak, yaitu hubungan yang menghubungkan besaran-besaran ini, tetap ada. konstan.

Transformasi Galilea

Untuk menggambarkan gerakan mekanis, yaitu perubahan posisi benda dalam ruang, Newton dengan jelas merumuskan gagasan tentang ruang dan waktu. Ruang dipahami sebagai semacam "latar belakang" di mana pergerakan titik-titik material terungkap. Posisi mereka dapat ditentukan, misalnya, menggunakan koordinat Cartesian x, y, z, tergantung pada waktu t. Saat bergerak dari satu kerangka referensi inersia K ke K lain ", bergerak relatif terhadap yang pertama di sepanjang sumbu x dengan kecepatan v, koordinat ditransformasikan: x" \u003d x - vt, y "= y, z" \u003d z, dan waktu tetap tidak berubah: t" = t. Dengan demikian, diasumsikan bahwa waktu adalah mutlak. Rumus ini disebut transformasi Galilea.

Menurut Newton, ruang bertindak sebagai semacam kisi koordinat, yang tidak terpengaruh oleh materi dan pergerakannya. Waktu dalam gambaran "geometris" dunia seperti itu, seolah-olah, dihitung oleh beberapa jam absolut, yang jalannya tidak dapat dipercepat atau diperlambat.

Prinsip relativitas dalam elektrodinamika

Prinsip relativitas Galileo hanya dikaitkan dengan mekanika selama lebih dari tiga ratus tahun, meskipun pada kuartal pertama abad ke-19, terutama berkat karya-karya M. Faraday, teori medan elektromagnetik muncul, yang kemudian dikembangkan lebih lanjut dan dirumuskan secara matematis dalam karya-karya J.K. Maxwell. Tetapi transfer prinsip relativitas ke elektrodinamika tampaknya tidak mungkin, karena diyakini bahwa semua ruang diisi dengan media khusus - eter, tegangan yang ditafsirkan sebagai kekuatan medan listrik dan magnet. Pada saat yang sama, eter tidak mempengaruhi gerakan mekanis benda, sehingga dalam mekanika "tidak terasa", tetapi gerakan relatif terhadap eter ("angin eter") seharusnya berpengaruh pada proses elektromagnetik. Akibatnya, seorang peneliti dalam kabin tertutup dapat, dengan mengamati proses seperti itu, tampaknya dapat menentukan apakah kabinnya bergerak (mutlak!), atau apakah kabinnya diam. Secara khusus, para ilmuwan percaya bahwa "angin halus" harus mempengaruhi perambatan cahaya. Upaya untuk menemukan "angin eter", bagaimanapun, tidak berhasil, dan konsep eter mekanik ditolak, berkat prinsip relativitas yang dilahirkan kembali, tetapi sudah sebagai prinsip universal, tidak hanya berlaku dalam mekanika. , tetapi juga dalam elektrodinamika, dan bidang fisika lainnya.

Transformasi Lorentz

Sama seperti persamaan Newton adalah rumusan matematika dari hukum mekanika, persamaan Maxwell adalah representasi kuantitatif dari hukum elektrodinamika. Bentuk persamaan ini juga harus tetap tidak berubah selama transisi dari satu kerangka acuan inersia ke kerangka acuan inersia lainnya. Untuk memenuhi kondisi ini, perlu untuk mengganti transformasi Galileo dengan yang lain: x"= g(x-vt); y"= y; z "= z; t" \u003d g (t-vx / c 2), di mana g \u003d (1-v 2 / c 2) -1/2, dan c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Transformasi terakhir yang dibuat oleh H. Lorentz pada tahun 1895 dan menyandang namanya adalah dasar dari teori relativitas khusus (atau partikular). Di vc mereka berubah menjadi transformasi Galilea, tetapi jika v mendekati c, maka ada perbedaan signifikan dari gambaran ruang-waktu, yang biasanya disebut non-relativistik. Pertama-tama, kegagalan ide-ide intuitif yang biasa tentang waktu terungkap, ternyata peristiwa yang terjadi secara bersamaan dalam satu kerangka acuan berhenti menjadi simultan di kerangka acuan lain. Hukum konversi kecepatan juga berubah.

Transformasi besaran fisika dalam teori relativistik

Dalam teori relativistik, jarak spasial dan interval waktu tidak tetap tidak berubah selama transisi dari satu kerangka acuan ke kerangka acuan lainnya, bergerak relatif terhadap kerangka acuan pertama dengan kecepatan v. Panjangnya dikurangi (dalam arah gerakan) sebanyak 1/g kali, dan interval waktu "diregangkan" dengan jumlah yang sama. Relativitas simultanitas adalah fitur fundamental baru utama dari teori relativitas swasta modern.