Hvordan den specielle relativitetsteori anvendes i ikke-inertial rammehenvisning?

Den specielle relativitetsteori (STR) er grundlæggende bygget på begrebet inertielle referencerammer, som er rammer, hvor et objekt i hvile forbliver i hvile, og et objekt i bevægelse fortsætter i bevægelse med en konstant hastighed, medmindre de handler af en styrke. Dette er essensen af ​​Newtons første bevægelseslov.

Anvendelse af STR i ikke-inertielle rammer er vanskeligt. Ikke-inertielle rammer er dem, der accelererer eller roterer. Her er hvorfor det er vanskeligt, og hvad vi gør:

* ingen universel tid: Et centralt princip for STR er, at tiden er relativt. Dette betyder, at der ikke er noget universelt ur, som alle er enige om. I ikke-inertielle rammer bliver tidsbegrebet endnu mere kompliceret, fordi acceleration kan fordreje tidsmålinger.

* Ingen lige linjer: I en ikke-inertial ramme bliver begrebet en "lige linje" tvetydigt. For eksempel, hvis du er på en roterende platform, ville en lige linje til dig se buet ud for nogen, der står stille. Dette gør anvendelse af de standardrelativistiske ligninger, der er afhængige af lige linjer, vanskelige.

* fiktive kræfter: I ikke-inertielle rammer oplever vi fiktive kræfter som centrifugalkraft og Coriolis-effekten. Disse kræfter er ikke reelle kræfter i den forstand at være forårsaget af interaktioner, men de er reelle effekter, vi observerer på grund af acceleration. Disse fiktive kræfter skal redegøres for, når de anvender relativistiske beregninger.

hvordan vi håndterer det:

* Generel relativitet: For fuldt . GTR udvider STR ved at inkorporere tyngdekraften, som i det væsentlige er acceleration på grund af krumningen af ​​rumtiden. GTR er meget mere kompleks, men giver en omfattende ramme til håndtering af accelererede rammer.

* lokale inertielle rammer: Selv i ikke-inertielle rammer kan vi ofte finde små regioner, der er omtrent inertielle. Vi kalder disse "lokale inertielle rammer." Inden for disse små regioner kan lovene i STR anvendes med en god grad af nøjagtighed.

* tilnærmelser: For mange praktiske anvendelser kan vi bruge tilnærmelser baseret på STR. F.eks. Bruger GPS -systemet relativistiske korrektioner til at redegøre for virkningerne af jordens tyngdekraft og dens rotation på satellitternes ure.

Key Takeaway: Mens STR er baseret på inertielle rammer, kan vi stadig bruge det i visse situationer i ikke-inertielle rammer gennem tilnærmelser, begrebet lokale inertielle rammer eller ved at ty til de mere generelle rammer for GTR.