NATFUF_Relativiteit_2

Fundamentele Natuurkunde
NATFUF03X - voltijd
Gabriele Panarelli
paneg@hr.nl
1 / 67
volgende
Slide 1: Tekstslide
NatuurkundeHBOStudiejaar 3

In deze les zitten 67 slides, met interactieve quizzen en tekstslides.

time-iconLesduur is: 100 min

Onderdelen in deze les

Fundamentele Natuurkunde
NATFUF03X - voltijd
Gabriele Panarelli
paneg@hr.nl

Slide 1 - Tekstslide

Activiteiten Sterrenkunde
https://forms.office.com/e/sfMXx9rnTY

Slide 2 - Tekstslide

Administratie
  •     Brightspace: NATFUF04X-2024-VT-JAAR
  •     Mastering Physics: toegang vanaf Brightspace
  •     Bonuspunt is het % correct gemaakt huiswerk op MP
  •     Quantum Rules! Lab

Slide 3 - Tekstslide

Quantum Rules!
  •     Maandag 20 januari (progressieweek)
  •     @ Universiteit Leiden
  •     Twee rondes: 9:30 - 12:00 en 13:00 - 15:30
  •     Niet verplicht maar soort van wel

Slide 4 - Tekstslide

Lesplan
  •     Week 1 + 2: relativiteit
  •     Week 3: lesopdrachten relativiteit
  •     Week 4+5: kwantummechanica
  •     Week 6: lesopdrachten kwantummechanica
  •     Week 7: recap + uitloop

Slide 5 - Tekstslide

Slide 6 - Link

Slide 7 - Tekstslide

Slide 8 - Tekstslide

Slide 9 - Tekstslide

4D ruimtetijd: squeezing-a-balloon analogy

Slide 10 - Tekstslide

We weten dat tijd en lengte relatief zijn. Zijn er volgens jullie andere grootheden die ook relatief zijn?
Energie
Lading
Stofhoeveelheid
Impuls
Soortelijke warmte
Spin
Massa
Kwantumgetal
Temperatuur
Halveringstijd

Slide 11 - Poll

Slide 12 - Tekstslide

Slide 13 - Tekstslide

Hoeveel energie heb je nodig om een voorwerp met massa 𝑚 te versnellen tot 𝑣=𝑐?

Slide 14 - Open vraag

Slide 15 - Tekstslide

Slide 16 - Tekstslide

Slide 17 - Tekstslide

Slide 18 - Tekstslide

Slide 19 - Tekstslide

Slide 20 - Tekstslide

Slide 21 - Tekstslide

Wat is de snelheid van de raket, vanaf de stelsel van de aarde?

Slide 22 - Tekstslide

Slide 23 - Tekstslide

Slide 24 - Tekstslide

Slide 25 - Tekstslide

Slide 26 - Tekstslide

Slide 27 - Tekstslide

Ruimte-tijddiagram (Minkowski diagram)
  • Gelijktijdigheid wordt grafisch gerepresenteerd.

  • De assen vertegenwoordigen een specifiek inertiaalstelsel:
  • x-as is ruimte
  • y-as is tijd geschaald door c

  • Een object of een gebeurtenis wordt voorgesteld door een lijn, die een wereldlijn wordt genoemd.

Slide 28 - Tekstslide

Verschillende gebeurtenissen die tegelijkertijd gebeuren in een specifiek stelsel.
Een voorwerp die zich niet beweegt in een specifiek stelsel.
Een voorwerp die zich met constante snelheid beweegt in een specifiek stelsel.

Slide 29 - Sleepvraag

Ruimte-tijddiagram (Minkowski diagram)
  • Laten we eens kijken naar de wereldlijn van een foton, reizend met snelheid c. Als een foton begint bij 𝑥0 en langs de x-as reist, dan is zijn positie versus tijd:

  •  𝑥= 𝑐⋅𝑡

  • Daarom is de helling van de wereldlijn van een foton ±1. De gele lijn vertegenwoordigt de wereldlijn van licht/fotonen, reizend in de positieve x-richting.

Slide 30 - Tekstslide

Ruimte-tijddiagram (Minkowski diagram)
  • Op dit ruimte-tijddiagram, teken de wereldlijn van een voorwerp die met snelheid 0.5c reist.

  •  Teken allebei de positieve als de negatieve richting.

  • Leg uit of de richtingcoëfficiënt van zo'n voorwerp groter of kleiner dan 1 is.

Slide 31 - Tekstslide

Slide 32 - Tekstslide

Slide 33 - Tekstslide

Ruimte-tijddiagram (Minkowski diagram)
  • We kunnen een Minkowski diagram gebruiken om verschillende intertiaalstelsels te representeren.

  • Het nieuwe stelsel krijgt nieuwe assen die van het voornaamste stelsel afwijken door de Lorentztransformaties.

  • Zwart = systeem in de rust, v = 0
  • Blauw = systeem in beweging, v ~ c.

Slide 34 - Tekstslide

Lorentztransformaties

Slide 35 - Tekstslide

Lorentztransformaties & gelijktijdigheid
Stel dat 2 gebeurtenissen gebeuren in verschillende plekken maar tegelijkertijd in een intertiaalstelsel met v = 0
(bvb de aarde)

Slide 36 - Tekstslide

Lorentztransformaties & gelijktijdigheid
  • Stel nu dat je nog ee stelsel hebt, v' = 0.35 c (bvb. een ruimteschip), naast het stelsel in rust

  • De assen van het nieuwe stelsel worden hier in groen getekent en je krijg ze door de Lorentztransformaties.

  • Zijn de twee gebeurtenissen ook bij het nieuwe stelsel gelijktijdig?

Slide 37 - Tekstslide

Lorentztransformaties & gelijktijdigheid
Het is te zien dat de twee gebeurtenissen die gelijktijdig zijn bij het originele stelsel, niet op dezelfde punt van de tijd-as van het nieuwe stelsel vallen.

Slide 38 - Tekstslide

De flitsen en de treinen

Slide 39 - Tekstslide

Minkowski-diagram simulatie
https://www.geogebra.org/m/dYyg5ZB8#material/dAbTcFep

Slide 40 - Tekstslide

Speciale relativiteit, of klassikale mechanica? Welke theorie is juist?
A
Sp. relativiteit pas je toe voor heel grote massa's; in alle andere gevallen, klassik. mechanica geldt.
B
geen van beide: het heelal is veel te complex om te worden beschreven door een theorie
C
Sp. relativiteit pas je toe als v ~ c; in alle andere gevallen, klassikale mechanica geldt.
D
allebei zijn altijd van toepassing

Slide 41 - Quizvraag

Slide 42 - Tekstslide

Slide 43 - Tekstslide

Slide 44 - Tekstslide

Slide 45 - Tekstslide

Slide 46 - Tekstslide

Slide 47 - Tekstslide

Slide 48 - Tekstslide

Slide 49 - Tekstslide

Slide 50 - Tekstslide

Slide 51 - Tekstslide

Zwaartekracht = kromming van de ruimtetijd

Slide 52 - Tekstslide

Slide 53 - Tekstslide

Slide 54 - Tekstslide

Slide 55 - Tekstslide

Slide 56 - Tekstslide

Slide 57 - Tekstslide

Slide 58 - Tekstslide

Slide 59 - Tekstslide

Slide 60 - Tekstslide

Slide 61 - Tekstslide

Slide 62 - Tekstslide

Slide 63 - Tekstslide

Slide 64 - Tekstslide

Slide 65 - Tekstslide

https://www.fisme.science.uu.nl/toepassingen/28984/


Relativiteit in de klas:
Lesmateriaal ontwikkeld door Floor Kamphorst

Slide 66 - Tekstslide

https://www.testtubegames.com/velocityraptor.html

Slide 67 - Tekstslide