⚡ Інфографіка • Фізика

Спеціальна теорія відносності

Постулати Ейнштейна, дилатація часу, скорочення довжини, E=mc² та перетворення Лоренца

⚖️ Два постулати СТВ (1905)
I
Принцип відносності
Закони фізики однакові в усіх інерціальних системах відліку. Неможливо визначити «абсолютний спокій».
II
Стала швидкість світла
Швидкість світла у вакуумі c = 299 792 458 м/с однакова в усіх інерціальних СВ, незалежно від руху джерела чи спостерігача.
E = mc²
Закон еквівалентності маси та енергії — найвідоміша формула фізики
🔢 Лоренц-фактор γ
β = v/cv/c (відносна швидкість)γ = 1/√(1−β²)Ефект дилатації / скорочення
0,110% c = 30 000 км/с≈ 1,005+0,5% — практично непомітно
0,550% c≈ 1,155+15,5% — помітний ефект
0,990% c≈ 2,294Час іде в 2,3× повільніше
0,9999% c≈ 7,089Час іде в 7× повільніше
0,99999,9% c≈ 22,37Час іде в 22× повільніше
1,0c (фотон)→ ∞Для фотона часу не існує
⏱️ Релятивістські ефекти — формули
Час
Дилатація часу
t' = γ · t₀
Рухомий годинник іде повільніше. t₀ — власний час (нерухомий спостерігач), t' — час рухомого. Підтверджено атомними годинниками на літаках (ефект Хафеле-Кітинга, 1971).
Довжина
Скорочення Лоренца
L' = L₀ / γ
Тіло, що рухається, скорочується у напрямку руху. L₀ — власна довжина, L' — довжина в системі, відносно якої тіло рухається з швидкістю v.
Маса / Імпульс
Релятивістський імпульс
p = γ · m · v
Імпульс зростає нелінійно зі швидкістю. При v→c маса прискорення нескінченна — тіло з масою спокою не може досягти c.
Енергія
Повна енергія
E = γ · m · c²
E₀ = mc² — енергія спокою. Кінетична K = (γ−1)mc². Загальне: E² = (pc)² + (mc²)².
4-вектор
Інваріант E²−(pc)²
E²=(pc)²+(mc²)²
Цей вираз не залежить від системи відліку. Для фотона m=0: E=pc. Для спокою p=0: E=mc².
Додавання швидкостей
Релятивістське складання
u' = (u+v)/(1+uv/c²)
Класичне: u'=u+v. Релятивістське: навіть c+c = c — швидкість світла незмінна. При u,v≪c формули збігаються.
🔄 Перетворення Лоренца (СВ S та S', що рухається зі швидкістю v)
x' = = γ · (x − vt) Координата x у рухомій СВ
y' = = y Поперечні координати незмінні
z' = = z Поперечні координати незмінні
t' = = γ · (t − vx/c²) Час у рухомій СВ (симультанність відносна)
γ = = 1 / √(1 − v²/c²) Лоренц-фактор (завжди ≥ 1)
⚗️ Практичні підтвердження СТВ
📡 Підтвердження
🔢 Деталі
GPS
Супутники GPS враховують обидва ефекти (СТВ та ЗТВ): +7 мкс/добу (ЗТВ) −45 мкс/добу (СТВ) = −38 мкс/добу
~−38 мкс/добу
Без корекції GPS давав би похибку ~10 км/добу
Мюони
Мюони космічних променів (v≈0,998c) долають 15 км атмосфери — без дилатації часу їхній час життя (2,2 мкс) не дозволяв би цього
γ ≈ 15,8
Ефективний час життя мюона з точки зору Землі: 2,2 × 15,8 ≈ 34,7 мкс → долають 15 км
ЯМР / МРТ
Магнітно-резонансна томографія — тонкий структурний ефект, де порівнюються маси спокою частинок
E=mc²
Атомна бомба, ядерні реактори — пряме підтвердження конверсії Δm у енергію
Спектр хвиль Тест: хвилі Ейнштейн ↩ Інфографіки

Про цю інфографіку

Ця інфографіка візуалізує ключові концепції теми у зручному форматі. Візуальне сприйняття інформації покращує запам'ятовування та розуміння взаємозв'язків між поняттями.

Теорія відносності описує простір, час та гравітацію в єдиній математичній системі.

Як читати цю інфографіку

Почніть з центральної концепції та рухайтесь до деталей. Зверніть увагу на кольорове кодування та підписи. Збережіть або роздрукуйте для повторення перед іспитом.

🔗 Також за темою

🧮 Теорія відносності (E=mc²) 🧮 Теорія відносності 📖 Спеціальна теорія відносності: E=mc², перетворення Лоренца, парадокс близнюків 📖 Альберт Ейнштейн: теорія відносності та революція у фізиці 📋 Шпаргалка: Спеціальна теорія відносності — f-ktor Лоренца, E=mc²

Часті запитання (FAQ)

Що відображає ця інфографіка з спеціальна теорія відносності?
Інфографіка наочно показує ключові концепції теми 'Спеціальна теорія відносності': взаємозв'язки між поняттями, порівняльні характеристики та ієрархію ідей. Візуальний формат полегшує запам'ятовування складного матеріалу.
Для кого призначена ця інфографіка?
Інфографіка про 'Спеціальна теорія відносності' корисна для студентів (підготовка до іспитів), викладачів (ілюстрація матеріалу) та всіх, хто хоче структурувати знання або отримати швидкий огляд теми.
Як ця інфографіка допомагає краще зрозуміти спеціальна теорія відносності?
Дослідження показують: одночасна обробка тексту і графіки підвищує засвоєння на 65% порівняно з лише текстом. Ця інфографіка структурує 'Спеціальна теорія відносності' так, що ключові ідеї видно одразу і між ними легко простежити зв'язки.
Які концепції з спеціальна теорія відносності найважливіші для запам'ятовування?
Відповідно до цієї інфографіки, ядро теми 'Спеціальна теорія відносності' складають ключові визначення, базові формули та типові методи. Їх розуміння є необхідним для переходу до складніших аспектів теми.
Де ще можна знайти матеріали з спеціальна теорія відносності на calculator.party?
На calculator.party для теми 'Спеціальна теорія відносності' доступні: онлайн-калькулятори (миттєві розрахунки), навчальні статті, шпаргалки з формулами, тренажери вправ та розв'язані задачі — увесь комплект для повноцінного вивчення теми.