Teorie relativity - NUFY097

• Anglický název: Theory of Relativity
• Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: letní
• E-Kredity: 2
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: nevyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Učitelství fyziky
• Neslučitelnost : NFUF304
• Záměnnost : NFUF304
• Je neslučitelnost pro: NFUF304
• Je záměnnost pro: NFUF304

Anotace

čeština

Přednáška poskytující "vysokoškolský nadhled nad středoškolskou problematikou" speciální teorie relativity: vlastnosti prostoru a času, cesta k STR, relativistická kinematika a dynamika, optické jevy, Minkowského prostoročas, čtyřrozměrný formalismus.

Poslední úprava: T_KDF (14.05.2012)

angličtina

The lecture should give a "university-level view over the high-school level explanation" of the special theory of relativity. It covers: features of space and time, the road to special relativity, relativistic kinematics and dynamics, some optical phenomena, Minkowski space-time, four-dimensional formalism.

Poslední úprava: T_KDF (14.05.2012)

Cíl předmětu

čeština

Poskytnout "vysokoškolský nadhled nad středoškolskou problematikou" speciální teorie relativity a probrat s budoucími učiteli fyziky otázky a námitky, které by jejich budoucí studenti mohli klást.

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (05.05.2020)

angličtina

The lecture should give a "university-level view over the high-school level explanation" of the special theory of relativity. It covers: features of space and time, the road to special relativity, relativistic kinematics and dynamics, some optical phenomena, Minkowski space-time, four-dimensional formalism.

Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

Podmínky zakončení předmětu

Ústní zkouška.

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (10.06.2019)

Literatura

Votruba V.: Základy speciální teorie relativity. Academia, Praha 1969 a 1977. (vybrané kapitoly)

Horský J.:Úvod do teorie relativity. SNTL, Praha 1975. (kap.1-5)

Bartuška K.: Kapitoly ze speciální teorie relativity. SPN, Praha 1989

Dvořák L.: Prozatimní učební text (část) k přednášce NUFY097 pro posluchače oboru Fyzika zaměřená na vzdělávání. Dostupné na webu na adrese http://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/TeorieRelativity/.

Doplňková literatura:

Horský J., Novotný J., Štefaník M.: Mechanika ve fyzice, Academia, Praha, 2001

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (06.10.2017)

Metody výuky

přednáška

Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Ústní zkouška (z probrané látky dle sylabu). Jsou možné 2 opravné termíny.

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (05.05.2020)

angličtina

Oral exam. (Requirements according the syllabus.)

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (10.06.2019)

Sylabus

čeština

Nástin východisek STR a některých jejich důsledků:
Obecné vlastnosti prostoru a času. Vztažné soustavy souřadnic. Inerciální soustavy souřadnic.Princip relativity. Princip konstantní rychlosti světla. Základní kinematické důsledky a problémy s jejich interpretací.

Princip relativity v klasické fyzice:
Základní zákony klasické mechaniky. Absolutní prostor, absolutní čas. Galileiho transformace, klasický princip relativity. Éter jako absolutní vztažná soustava. Pokusy o ověřování důsledků éterové teorie: aberace světla, Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike. Lorentzův pokus o vysvětlení výsledku. Vyvrácení balistické teorie světla.

Relativistická kinematika:
Speciální princip relativity a jeho heuristická cena. Měření prostoru a času, synchronizace hodin. Princip konstantní rychlosti světla. Lorentzova transformace - odvození a důsledky: kontrakce délek (vysvětlení z hlediska S i S'), dilatace času, relativita současnosti, skládání rychlostí. Vysvětlení pokusů v rámci teorie relativity. Nadsvětelné rychlosti a kauzalita. Paradoxy relativistické kinematiky. Experimentální ověření a aplikace relativistické kinematiky.

Relativistická dynamika:
Relativistická a klidová hmotnost, relativistická hybnost. (Včetně odvození vztahu pro relativistickou hmotnost.) Relativistická pohybová rovnice a její řešení v jednoduchých případech: nabitá částice v homogenním elektrickém poli a v homogenním magnetickém poli; srážky. Ekvivalence hmotnosti a energie. Experimentální ověření a aplikace relativistické dynamiky.

Elektrodynamika a optika:
Maxwellovy rovnice a Lorentzova transformace. Dopplerův jev. Optický vzhled relativistických objektů. Zdánlivé nadsvětelné rychlosti kvazarů.

Minkowského prostoročas:
Prostoročasové diagramy. Světočáry, nadplochy, světelné kužele. Čtyřinterval. Obecná Lorentzova transformace. Základní myšlenka čtyřrozměrného formalismu STR.

Poslední úprava: T_KDF (14.05.2012)

angličtina

Postulates of STR and some of their consequences. The principle of relativity in classical physics. Galilei transformation. Ether theory. Experiments leading to STR. (Fizeau, Hoek, Michelson, Kennedy a Thorndike). Relativistic kinematics: Lorentz transformation, length contraction, time dilatation, relativity of simultaneity, transformation of velocity. (Im)possibility of superluminal velocities and causality. "Paradoxes" of relativistic kinematics. Experiments testing relativistic kinematics. Applications. Relativistic dynamics: mass, rest mass, momentum, energy, mass-energy equivalence. Relativistic equation of motion of a mass particle. Collisions. Particle in aelectric and magnetic field. Maxwell equations and Lorentz transformation. Doppler effect. Optical appearance of relativistic objects. Apparent superluminal velocities of quasars. Minkowski spacetime. Spacetime diagrams. Worldlines, hypersurfaces, light cones. Interval. General Lorentz transformation. Main idea of 4-dimensonal formalism of STR.

Poslední úprava: T_KDF (23.05.2003)

Studijní opory

Dvořák L.: Prozatimní učební text (část) k přednášce NUFY097 pro posluchače oboru Fyzika zaměřená na vzdělávání. Dostupné na webu na adrese http://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/TeorieRelativity/.

Poslední úprava: Dvořák Leoš, doc. RNDr., CSc. (06.10.2017)