8 Moduri În Care Poți Vedea Teoria Lui Einstein Despre Relativitatea În Viața Reală

{h1}

Relativitatea este una dintre cele mai cunoscute teorii științifice ale secolului xx, dar cât de bine explică lucrurile pe care le vedem în viața noastră de zi cu zi?

Cosmologie

Implicații profunde

8 Moduri în care poți vedea teoria lui Einstein despre relativitatea în viața reală: care

Relativitatea este una dintre cele mai cunoscute teorii științifice ale secolului XX, dar cât de bine explică lucrurile pe care le vedem în viața noastră de zi cu zi?

Formulată de Albert Einstein în 1905, teoria relativității este noțiunea că legile fizicii sunt aceleași peste tot. Teoria explică comportamentul obiectelor în spațiu și timp și poate fi folosit pentru a prezice totul, de la existența găurilor negre, la încovoierea ușoară datorită gravitației, la comportamentul planetei Mercur pe orbita sa.

Teoria este înșelător de simplă. În primul rând, nu există un cadru de referință „absolut”. De fiecare dată când măsurați viteza unui obiect sau impulsul lui sau modul în care experimentează timpul, este întotdeauna în relație cu altceva. În al doilea rând, viteza luminii este aceeași indiferent cine o măsoară sau cât de rapid merge persoana care o măsoară. În al treilea rând, nimic nu poate merge mai repede decât lumina. [Fizică răsucită: 7 constatări suflante]

Implicațiile celei mai cunoscute teorii a lui Einstein sunt profunde. Dacă viteza luminii este întotdeauna aceeași, înseamnă că un astronaut care merge foarte repede în raport cu Pământul va măsura secundele bifând mai lent decât o va face un observator al Pământului - timpul scade în esență pentru astronaut, fenomen numit dilatarea timpului.

Orice obiect dintr-un câmp gravitațional mare se accelerează, de aceea va experimenta și dilatarea timpului. Între timp, nava spațială a astronautului va experimenta o contracție a lungimii, ceea ce înseamnă că dacă ai face o poză cu nava spațială în timp ce zbura, ar părea de parcă ar fi „zdrobit” în direcția mișcării. Totuși, astronautului de la bord, toate ar părea normale. În plus, masa navei spațiale pare să crească din punctul de vedere al oamenilor de pe Pământ.

Dar nu este neapărat nevoie de o navă spațială care să se apropie de viteza luminii pentru a vedea efectele relativiste. De fapt, există mai multe cazuri de relativitate pe care le putem vedea în viața noastră de zi cu zi și chiar tehnologii pe care le folosim astăzi care demonstrează că Einstein avea dreptate. Iată câteva moduri în care vedem relativitatea în acțiune.

electromagneți

turnuri de transmisie electrică

Turnurile de transmisie electrică susțin fire care transportă energie electrică de la centrale electrice la locuințe.

Magnetismul este un efect relativist și, dacă utilizați electricitate, puteți mulțumi relativitatea pentru faptul că generatoarele funcționează deloc.

Dacă luați o buclă de sârmă și o mutați printr-un câmp magnetic, generați un curent electric. Particulele încărcate din sârmă sunt afectate de câmpul magnetic în schimbare, care îi obligă pe unii să se miște și creează curentul.

Dar acum, imaginează-ți firul în repaus și imaginează-ți magnetul în mișcare. În acest caz, particulele încărcate din sârmă (electronii și protonii) nu se mai mișcă, așa că câmpul magnetic nu ar trebui să le afecteze. Dar da, și un curent continuă să curgă. Acest lucru arată că nu există un cadru privilegiat de referință.

Thomas Moore, profesor de fizică la Pomona College din Claremont, California, folosește principiul relativității pentru a demonstra de ce Legea lui Faraday, care afirmă că un câmp magnetic în schimbare creează un curent electric, este adevărat.

"Întrucât acesta este principiul principal al spatelui transformatoarelor și generatoarelor electrice, oricine utilizează electricitate se confruntă cu efectele relativității", a spus Moore.

Electromagnetii funcționează și prin relativitate. Când un curent continuu (curent continuu) de încărcare electrică curge printr-un fir, electronii sunt în derivă prin material. În mod obișnuit, sârma ar părea neutră din punct de vedere electric, fără încărcare netă pozitivă sau negativă. Aceasta este o consecință a a avea aproximativ același număr de protoni (sarcini pozitive) și electroni (sarcini negative). Dar, dacă puneți un alt fir lângă el cu un curent continuu, firele se atrag sau se resping reciproc, în funcție de ce direcție se mișcă curentul. [9 Date interesante despre magneți]

Presupunând că curenții se mișcă în aceeași direcție, electronii din primul fir văd electronii din al doilea fir ca fiind nemișcați. (Aceasta presupune că curentii sunt aproximativ aceeași putere). Între timp, din perspectiva electronilor, protonii din ambele fire arată ca în mișcare. Din cauza contracției relativiste a lungimii, acestea par a fi mai distanțate, astfel încât există o încărcare mai pozitivă pe lungimea firului decât sarcina negativă. Din moment ce taxele se resping, cele două fire se repulsă.

Curenții în direcțiile opuse duc la atracție, deoarece din punctul de vedere al primului fir, electronii din celălalt fir sunt mai aglomerați împreună, creând o sarcină negativă netă. Între timp, protonii din primul fir creează o încărcare netă pozitivă, iar sarcinile opuse atrag.

Sistem de poziționare globală

8 Moduri în care poți vedea teoria lui Einstein despre relativitatea în viața reală: teoria

Pentru ca navigarea GPS a mașinii dvs. să funcționeze la fel de exact ca în cazul lui, sateliții trebuie să țină cont de efectele relativiste. Acest lucru se datorează faptului că, deși sateliții nu se mișcă cu nimic apropiat de viteza luminii, ei merg totuși destul de repede. Sateliții trimit, de asemenea, semnale către stațiile terestre de pe Pământ. Aceste stații (și unitatea GPS din mașina dvs.) se confruntă cu accelerații mai mari datorită gravitației decât sateliții aflați pe orbită.

Pentru a obține acea precizie, sateliții folosesc ceasuri exacte până la câteva miliarde de secunde (nanosecunde). Deoarece fiecare satelit se află la 20.600 de mile (20.300 de kilometri) deasupra Pământului și se deplasează la aproximativ 6.000 de mile pe oră (10.000 km / h), există o dilatare relativistă a timpului, care se întinde pe aproximativ 4 microsecunde în fiecare zi. Adăugați efectele gravitației și cifra se ridică la aproximativ 7 microsecunde. Adică 7.000 de nanosecunde.

Diferența este foarte reală: dacă nu s-ar contabiliza efecte relativiste, o unitate GPS care vă spune că este la o jumătate de milă (0,8 km) până la următoarea benzinărie ar fi la 5 mile (8 km) în jos după doar o zi. [Top 10 invenții care au schimbat lumea]

Culoarea galbenă a aurului

Nuggets de aur

Majoritatea metalelor sunt strălucitoare, deoarece electronii din atomi sări de la diferite niveluri de energie sau „orbitali”. Unii fotoni care lovesc metalul sunt absorbiți și relansați, deși la o lungime de undă mai lungă. Totuși, cea mai vizibilă lumină este doar reflectată.

Aurul este un atom greu, astfel încât electronii interiori se mișcă destul de repede încât creșterea relativă a masei să fie semnificativă, precum și contracția lungimii. Drept urmare, electronii se învârt în jurul nucleului pe căi mai scurte, cu mai mult impuls. Electronii din orbitalii interiori transportă energie care este mai aproape de energia electronilor externi, iar lungimile de undă care se absorb și se reflectă sunt mai lungi. [Galeria sinistră de scânteie: 13 pietre pretioase misterioase și blestemate]

Lungimi de undă mai lungi înseamnă că o parte din lumina vizibilă care ar fi de obicei reflectată este absorbită și că lumina se află în capătul albastru al spectrului. Lumina albă este un amestec de toate culorile curcubeului, dar în cazul aurului, când lumina este absorbită și re-emisă, lungimile de undă sunt de obicei mai lungi. Asta înseamnă că amestecul de valuri de lumină pe care îl vedem tinde să aibă mai puțin albastru și violet în el. Acest lucru face ca aurul să aibă o culoare gălbuie, deoarece lumina galbenă, portocalie și roșie are o lungime de undă mai lungă decât albastrul.

Aurul nu se corodează ușor

Mineriatura de aur pe scară mică sau „artizanală” este acum cea mai mare sursă de poluare actuală cu mercur.

Exploatarea aurului la scară mică și „artizanală” este acum cea mai mare sursă de poluare actuală cu mercur.

(Credit de imagine: imaginea pepite de aur prin Shutterstock)

Efectul relativist asupra electronilor aurului este, de asemenea, un motiv pentru care metalul nu corodează sau reacționează cu altceva cu ușurință.

Aurul are un singur electron în învelișul său exterior, dar încă nu este la fel de reactiv ca calciul sau litiul. În schimb, electronii din aur, fiind „mai grei” decât ar trebui să fie, sunt ținuți mai aproape de nucleul atomic. Aceasta înseamnă că cel mai extern electron nu este probabil să se afle într-un loc în care să poată reacționa cu nimic - este la fel de probabil să se numere printre colegii săi de electroni care sunt aproape de nucleu.

Mercurul este un lichid

Mercur lichid

Similar cu aurul, mercurul este și un atom greu, cu electroni ținuți aproape de nucleu din cauza vitezei lor și a creșterii în masă în consecință. Cu mercur, legăturile dintre atomii săi sunt slabe, deci mercurul se topește la temperaturi mai scăzute și este de obicei un lichid atunci când îl vedem.

Televizorul tău vechi

Set TV vechi

Cu doar câțiva ani în urmă, majoritatea televizoarelor și monitoarelor aveau ecrane cu tuburi de raze catodice. Un tub cu raze catodice funcționează prin tragerea electronilor pe o suprafață de fosfor cu un magnet mare. Fiecare electron creează un pixel luminat atunci când lovește în spatele ecranului. Electronii s-au aprins pentru a face imaginea să se miște cu până la 30% la viteza luminii. Efectele relativistice sunt vizibile, iar atunci când producătorii au modelat magneții, ei au trebuit să țină cont de aceste efecte.

Ușoară

Supernova Rămas W49B

Supernova rămășiță W498. Această vedere combină imagini cu infraroșu de la sol (roșu, verde) cu date cu raze X de la Observatorul de raze X Chandra al NASA (albastru).

Dacă Isaac Newton ar fi avut dreptate să presupună că există un cadru de odihnă absolut, ar trebui să oferim o explicație diferită pentru lumină, pentru că nu s-ar întâmpla deloc.

"Nu numai că magnetismul nu ar exista, dar lumina nu ar exista, pentru că relativitatea presupune ca schimbările unui câmp electromagnetic să se deplaseze cu o viteză finită în loc de instantaneu", a spus Moore, de la Colegiul Pomona. "Dacă relativitatea nu ar aplica această cerință... schimbările în câmpurile electrice ar fi comunicate instantaneu... în loc prin unde electromagnetice, și atât magnetismul cât și lumina ar fi inutile."





RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com