1. Принцип відносності Галілея

Рух будь якого тіла відносний: його положення, швидкість, вид траєкторії залежать від того, відносно якої системи відліку (тіла відліку) цей рух розглядається. Щоб описати рух тіла, зручно вибирати інерціальну систему відліку, оскільки в цій системі від ліку зміна швидкості тіла зумовлена лише дією на нього інших тіл.

Інерціальними системами відліку називають такі системи від ліку, у яких виконується перший закон Ньютона. Уперше твер дження про рівноправність усіх інерціальних систем відліку висло вив Галілей, тому його називають принципом відносності Галілея (або принципом відносності класичної фізики).

всіх інерціальних системах відліку за однакових початко

вих умов усі механічні явища протікають однаково.

З цього принципу випливає, що не існує якоїсь виділеної систе ми відліку, яку можна було б назвати «такою, що перебуває в стані спокою»: усі інерціальні системи відліку цілком рівноправні. А це означає, що швидкість будь якого тіла є відносною: її можна визна чити лише відносно певного тіла.

З принципу відносності Галілея випливає, що закони Ньютона мають той самий прояв у всіх ІСВ. При цьому, якщо тіло рухаєть ся відносно інерціальної системи зі швидкістю и , а сама система

рухається зі швидкістю V відносно нерухомої системи, то швид кість и тіла відносно нерухомої системи відліку дорівнює:

и = и + V .

Це співвідношення називається законом додавання швидко стей Галілея (або класичним законом додавання швидкостей).

2. Передумови теорії відносності

Принцип відносності класичної фізики правильно описує зви чайні механічні явища, але виникає запитання: чи можна поши рити принцип відносності на всі фізичні явища, не обмежуючись лише механічними? Чи можна, наприклад, поширити його і на електромагнітні явища?

Здавалося б, що на це запитання можна дати ствердну відпо відь, тому що взаємодії електричних зарядів і електричних струмів у різних інерціальних системах відліку є однаковими. Однак тут виникла проблема з поширенням світла.

Як відомо, світло являє собою електромагнітну хвилю (це впер ше теоретично довів англійський фізик Дж. Максвелл). Німецький фізик Г. Герц підтвердив цей факт дослідним шляхом. Але, від повідно до теорії Максвелла, швидкість світла в усіх ІСВ має бути однією й тією ж, тобто не відносною, як швидкості звичайних тіл, а абсолютною.

Американські фізики А. Майкельсон і Е. Морлі наприкінці ХІХ ст. вирішили порівняти швидкість світла, що поширюється за напрямком руху Землі її орбітою й у протилежному напрямку. До сліди, проведені вченими, переконливо довели, що світло у вакуу мі поширюється завжди з однією і тією ж швидкістю (близькою до 300 000 км/с).

Щоб правильно пояснити досліди А. Майкельсона й Е. Морлі, необхідно було відмовитися від звичних уявлень про простір і час. Виникла суперечність, розв'язати яку на початку ХХ ст. намага лося багато видатних фізиків. Але зробити це вдалося скромному

службовцеві патентного бюро у швейцарському місті Берні Альбер ту Ейнштейну.

2. Основні положення спеціальної теорії відносності

Альберт Ейнштейн стверджував, що законом природи є цілко вита рівноправність усіх інерціальних систем відліку щодо не лише механічних, але й електромагнітних процесів. Немає жодних від мінностей між станом спокою й рівномірного прямолінійного руху.

Ейнштейн узяв установлені на досліді факти як основні поло ження теорії, названої згодом спеціальною теорією відносності.

Ці положення називають постулатами теорії відносності: ^ 1) усі фізичні явища протікають однаково в усіх інерціаль

них системах відліку; ^ 2) швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку.

Перший постулат назвали принципом відносності Ейнштей на. Другий постулат стверджує сталість швидкості світла в усіх інерціальних системах відліку.

Головний внесок Ейнштейна в пізнання законів природи поля гав навіть не у відкритті нових формул, а в радикальній зміні основ них фундаментальних уявлень про простір, час, речовину і рух.

Поширення принципу відносності Галілея на всі закони при роди означає, що закон додавання швидкостей справедливий для опису поширення всіх видів взаємодії, зокрема електромагнітної.

Запитання до учнів під час викладу нового матеріалу

1. Що у фізиці розуміють під системою відліку?

2. Які системи відліку називаються інерціальними? Наведіть при клади.

3. Скільки існує інерціальних систем відліку?

4. У чому полягають відмінності у формулюваннях принципу від носності Галілея і принципу відносності Ейнштейна?

5. Чи можна стверджувати, що фізичні процеси та явища, які коли небудь іще відкриють, підпорядковуватимуться принци пу відносності?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ Контрольні запитання

1. Які причини привели до створення теорії відносності?

2. У чому полягає відмінність першого постулату теорії відноснос ті від принципу відносності в механіці?

Про що ми дізналися на уроці

• Принцип відносності Галілея:

у всіх інерціальних системах відліку за однакових початкових умов усі механічні явища протікають однаково.

• Закон додавання швидкостей Галілея:

и = и + V .

• Постулати спеціальної теорії відносності:

1. усі фізичні явища протікають однаково в усіх інерціальних системах відліку;

2. швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку.

Домашнє завдання

1. П.:

2. Зб.: № 13.1; 13.2; 13.3; 13.4; 13.5.

УРОК 2/34

Тема. Швидкість світла

Мета уроку: ознайомити учнів з астрономічним і лабораторним ме­тодами вимірювання швидкості світла, пояснити суть сталості швидкості світла у вакуумі.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Контроль знань	5 хв	1. Принцип відносності Галілея. 2. Закон додавання швидкостей Галілея. 3. Постулати спеціальної теорії відносності
Демонстрації	7 хв Відеофрагмент «Обчислення швидкості світла»
Вивчення нового матеріалу	28 хв	1. Досліди Галілея. 2. Астрономічний метод вимірювання швидко сті світла. 3. Лабораторні методи вимірювання швидкості світла. 4. Сталість швидкості світла у вакуумі
Закріплення вивченого матеріалу	5 хв	Контрольні запитання

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ