🗊Презентация Физические основы механики. Основные положения общей теории относительности. (Тема 9)

Физические основы механики

Тема 9. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (ОТО) 9.1. Обобщение закона тяготения Ньютона 9.2. Принцип эквивалентности сил инерции и сил тяготения 9.3. Теория тяготения Эйнштейна. Основные положения ОТО 9.4. Следствия из принципа эквивалентности, подтверждающие ОТО

Между любыми видами материи существует универсальное взаимодействие, проявляющееся в притяжении тел. Потенциальная энергия тела массы m в поле тяготения равна: где φ – потенциал поля тяготения.

9.2. Принцип эквивалентности сил инерции и сил тяготения

9.3. Теория тяготения Эйнштейна. Основные положения ОТО

9.4. Следствия из принципа эквивалентности, подтверждающие ОТО

1916 г. Эйнштейн, обобщая идеи СТО создал теорию гравитации (ОТО): любой объект, обладающий энергией Е, будет подвержен действию гравитационного поля как если бы он имел гравитационную массу mg. 1916 г. Эйнштейн, обобщая идеи СТО создал теорию гравитации (ОТО): любой объект, обладающий энергией Е, будет подвержен действию гравитационного поля как если бы он имел гравитационную массу mg. Связь mg с энергией определяется: Масса фотона равна нулю, но в любом гравитационном поле он должен вести себя как частица с гравитационной массой

При движении фотона вблизи поверхности Земли вверх по вертикали на расстояние l фотон должен затратить часть своей энергии на совершение работы против сил тяжести: При движении фотона вблизи поверхности Земли вверх по вертикали на расстояние l фотон должен затратить часть своей энергии на совершение работы против сил тяжести: Соответственно первоначальная энергия фотона должна уменьшится на величину Значит, частота фотона в конце пути будет меньше на величину

Относительное уменьшение частоты фотона Относительное уменьшение частоты фотона при распространении по вертикали было измерено в 1960 г. американскими учеными Паундом и Ребкой. В условиях опыта оно составило малую величину . Следовательно, перепад высот в опыте Паунда-Ребки составлял Эффект изменения частоты света при удалении от большой тяготеющей массы называется гравитационным красным смещением.

Чтобы понять как возникает черная дыра, надо вспомнить о том, каков жизненный цикл звезды.

Звезда образуется, когда большое количество газа (в основном водорода) начинает сжиматься силами собственного гравитационного притяжения. В процессе сжатия атомы газа все чаще и чаще сталкиваются друг с другом, двигаясь со все большими и большими скоростями.

В результате газ разогревается и в конце концов становится таким горячим, что атомы водорода, вместо того чтобы отскакивать друг от друга, будут сливаться, образуя гелий.

Астрофизические чёрные дыры. Считается, что это остатки массивных звёзд, которые коллапсировали под воздействием собственных сил тяготения. Когда на такую чёрную дыру падает вещество, она начинает работать как космическая гидростанция, высвобождая гравитационную потенциальную энергию – единственный мощный источник, который может отвечать за испускание интенсивных рентгеновских лучей и газовых струй – джетов, – наблюдаемых астрономами в таких системах, как показанный на рисунке двойной рентгеновский источник Астрофизические чёрные дыры. Считается, что это остатки массивных звёзд, которые коллапсировали под воздействием собственных сил тяготения. Когда на такую чёрную дыру падает вещество, она начинает работать как космическая гидростанция, высвобождая гравитационную потенциальную энергию – единственный мощный источник, который может отвечать за испускание интенсивных рентгеновских лучей и газовых струй – джетов, – наблюдаемых астрономами в таких системах, как показанный на рисунке двойной рентгеновский источник

Основное уравнение для Черных Дыр