Časovna dilatacija: kaj je to, dokazi, račun

dilatacija časa je razlika v meri časaza dve enaki uri in popolnoma sinhroniziran, ki nastane, ko se ena od teh ur premika s hitrostjo, primerljivo s hitrost svetlobe ali celo kadar je predmet a gravitacijsko polje drugačen od tistega, ki ga najdemo na drugi uri. Pojav časovne dilatacije je teoretično napovedal in razložil nemški fizik Albert Einsteinjazštleta 1905.

Glej tudi:Časovna dilatacija in paradoks dvojčkov

Kaj je dilatacija časa in kako se pojavi?

Časovno dilatacijo razumemo kot a zaostajanještmera časovnega intervala med dvema referenčnis katerih ure so bile prej sinhronizirane. Ta desinhronizacija se lahko zgodi v dveh različnih situacijah. Prvi je, če se eden od referenčnih okvirjev premika s hitrostjo, ki je blizu svetlobni hitrosti, to je približno 300 tisoč kilometrov na sekundo. Drugi se lahko zgodi, ko je ena od referenc v območju gravitacijski potencial drugačen od prvega.

Časovna dilatacija je fizični pojav, ki ga je razložil in napovedal Albert Einstein.

V praksi časovna dilatacija povzroči

kazalci ure"počasneje obračaj", kot da bi se običajno trajanje sekunde ali minute na primer nekoliko povečalo. Poleg tega je časovna dilatacija, ki jo povzroča velika hitrost vzajemno za obe referenci, torej ko eden pogleda drugega, bosta oba opazila počasnejši čas.

To se ne zgodi več pri časovni dilataciji, ki jo povzroča Razlikavpoljegravitacijski, saj je v tem primeru samo telo, ki je pod drugačnim gravitacijskim poljem, predmet dilatacije časa. Tovrstno raztezanje je razloženo s posploševanjem posebne teorije relativnosti, znane kot teorija splošne relativnosti.

Poglejtudi: Zakaj niti svetloba ne more ubežati črnim luknjam?

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Poskusi in dokazi o časovni dilataciji

Časovna dilatacija, predvidena s strani Teorija relativnosti Einsteina, že opazili in izmerili v številnih poskusih. To je razvidno iz:

• pospeševalniki delcev;

• atomske ure;

• satelitov;

• kozmični žarki, energijski delci, ki vstopajo v Zemljino atmosfero iz vseh smeri v vesolju.

V enem od teh poskusov je bila prisotnost delca, znanega kot pi mezon, na višinah blizu površine Zemlja. Ti delci nastanejo, ko kozmični žarek trči z določenim atomom v ozračju in ga razgradi v najrazličnejše manjše delce.

Od časa polovično življenje mezona pi je zelo kratek, na primer ne bi ga bilo mogoče videti na višini morja, ampak le tam, kjer nastane - nekaj kilometrov visoko. V tem primeru se zgodi, da se hitrost, s katero se ti pioni premikajo, takoj po trku ustvarijo, je tako velika, da se glede na Zemljo dolžina njihove razpolovne dobe podaljša precej. Na ta način jih je mogoče zaznati na majhni nadmorski višini. Odkritje pi mezona z Brazilski fizik César Lattes služil kot odličen dokazeksperimentalnodajedilatacijaodčas.

V drugem poskusu sta bili dve sinhronizirani atomski uri postavljeni na različne višine (ena je bila 33 centimetrov nad drugo) in izmerjeni odmorivčasrahloveliko različnih, saj je bila ura, ki je bila nižja, bolj intenzivna. Vendar je treba opozoriti, da je učinek takšne časovne dilatacije tako majhen, da je zaostanek med temi urami v 80 letih merjenja znašal le 90 milijard sekund.

V različici tega eksperimenta so fiziki nastavili eno uro, da niha s hitrostjo 10 m / s. S tem so lahko izmerili tudi razliko v izmerjenem času med obema urama. Na podlagi teh poskusov danes vemo, da pri vzpenjanju po stopnicah ali pri vožnji v avtu, tudi pri nizki hitrosti, čas za vse nas mine drugače.

Glej tudi:Sirius - eden najsodobnejših pospeševalnikov delcev na svetu je brazilski

Izračun časovne dilatacije

Izračun dilatacijačasovno je narejen na podlagi preobrazbevLorentz. Te transformacije niso nič drugega kot niz enačb, ki povezujejo časovne intervale, v katerih se dogodek zgodi v dveh ločenih referencah.

Glej spodnjo formulo, ki se uporablja za izračun časovne dilatacije zaradi hitrosti.

t₀ - čas, ki ga izmeri opazovalec (svoj čas)

t - čas, ki ga izmeri premikajoči se opazovalec

v - hitrost premikajočega se opazovalca

ç - hitrost svetlobe

Zgornjo formulo lahko zapišemo tudi na preprostejši način. Za to pravimo, da je čas, ki ga izmeri gibljivi opazovalec, enak lastni čas pomnožen z relativističnim korekcijskim faktorjem, znan kot Lorentzov faktor.

Naredimo a primer s formulo, prikazano zgoraj.

Recimo, da sta dve atomski uri popolnoma sinhronizirani in da je ena od njih nastavljena tako, da se premika s hitrostjo 0,6 c (kjer je c hitrost svetlobe v vakuumu). Če je minilo 10 ur ob mirovanju ure, koliko sekund je minilo, ko je ura tekla z veliko hitrostjo?

Izračunajmo Lorentzov faktor z navedenimi informacijami. Pazi:

Na koncu, da dobimo čas, izmerjen s premikajočim se referenčnim okvirom, moramo lastni čas pomnožiti z Lorentzovim korekcijskim faktorjem.

Na podlagi izračuna smo ugotovili, da če se je ena od ur premikala s hitrostjo, enako 60% svetlobne hitrosti (0,6 c), trajanje dogodka 10 s bi se podaljšalo na 12,5 s. Omeniti pa je treba, da bi časovno dilatacijo opazili le, če bi dogodek opazovali iz referenčnega okvira v mirovanju in obratno.

Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:

HELERBROCK, Rafael. "Časovna dilatacija"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-tempo.htm. Dostop 27. junija 2021.