Ανάπτυξη θεωρητικής προσέγγισης της θεωρίας της σχετικότητας για καθηγητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.

Theoretical Approach of Theory of Relativity for High School Teachers (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Μαντζόλης, Ευάγγελος
  3. Μεταπτυχιακή Ειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών (ΚΦΕ)
  4. 25 Σεπτεμβρίου 2022 [2022-09-25]
  5. Ελληνικά
  6. 110
  7. Κεχαγιάς, Αλέξανδρος
  8. Νευτώνεια Μηχανική | Newtonian mechanics | Μετασχηματισμοί Lorentz | Lorentz transformations | Γεωμετρία Minkowski | Minkowski geometry | Σχετικιστική ορμή. | relativistic momentum
  9. 8
  10. 8
  11. Περιέχει: Πίνακες, διαγράμματα, σχηματικές αναπαραστάσεις, εικόνες, σχήματα
    • Στο πρώτο κεφάλαιο, διατάσσονται σε μία χρονολογική κλίμακα τα σημαντικότερα εμπειρικά δεδομένα και θεωρητικές προσεγγίσεις των φυσικών πριν τη διατύπωση της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας Καταγράφονται οι προσπάθειες τον Lorentz και Poincare σχετικά με τον ηλεκτρομαγνητισμό και την απόλυτη κίνηση. Μέσα από το άρθρο του Einstein «Για ηλεκτροδυναμική των κινούμενων σωμάτων παρατίθενται τα αξιώματα της σχετικότητας και η παραγωγική μέθοδος που επέλεξε ο Αϊνστάιν για να καταλήξει στο κινηματικό υπόβαθρο της θεωρίας του. Εν συνεχεία, διατυπώνεται η Νευτώνεια άποψη για τον χώρο και τον χρόνο και δίνεται το πλαίσιο της κλασσικής φυσικής για τον μετασχηματισμό της θέσης και της επιτάχυνσης καθώς και ο νόμος της πρόσθεσης των ταχυτήτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αποδεικνύεται η ασυμβατότητα των μετασχηματισμών του Γαλιλαίου με τις εξισώσεις του Μaxwell για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Περιγράφεται και αναλύεται το «κρίσιμο» πείραμα Μichelson - Μorley καθώς και οι προσπάθειες των φυσικών του 19ου αιώνα να ερμηνεύσουν το αρνητικό αποτέλεσμα του κρίσιμου πειράματος. Στο τρίτο κεφάλαιο τρία νοητικά πειράματα που σχετίζονται με το πρόβλημα της ταυτοχρονίας , της διαστολής του χρόνου και της συστολής του μήκους εισάγουν το πλαίσιο της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Αποδεικνύονται οι μετασχηματισμοί Lorentz και δίνεται έμφαση στη γεωμετρία του χωροχρόνου. Το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου εξετάζεται διεξοδικά, με την αναφορά στο πείραμα J.C. Hafene and R.F Keating και τον εντοπισμό των μιονίων στη γη. Το κινηματικό υπόβαθρο της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας περιορίζεται στο μετασχηματισμό της ταχύτητας και της επιτάχυνσης. Ολοκληρώνεται το τρίτο κεφάλαιο με την ανάλυση του σχετικού φαινομένου Doppler και το φαινόμενο του παράδοξου των διδύμων. Στο τελευταίο κεφάλαιο αποδεικνύεται η σωστή έκφραση της σχετικιστικής μάζας και ορμής από την οποία προκύπτει η σχετικιστική ενέργεια. Γίνεται αναφορά στο πείραμα Bertozzi και παρουσιάζεται η περίπτωση σωμάτων χωρίς μάζα. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με τους μετασχηματισμούς ενέργειας και ορμής καθώς και με το φαινόμενο Compton
    • In the first chapter, the most important empirical data and theoretical approaches of physicists before the formulation of the special theory of relativity are arranged on a chronological scale. Through Einstein's article, "Electrodynamics of moving bodies" are listed principles of relativity and the productive method that Einstein chosen to end up in the kinematic background of his theory . The approaches of Lorentz and Poincaré on electromagnetism and absolute movement are recorded. After that, the Newtonian view of space and time is formulated. The framework of classical physics for the transformation of position and acceleration and the law of addition of velocities are given. In the second chapter, the incompatibility of Galileo's transformations with Maxwell's equations for electromagnetism is demonstrated. The "critical" Michelson-Morley experiment is described and analyzed as well as the attempts of 19th century physicists to interpret the negative result of the experiment. In the third chapter, three mental experiments related to the problem of simultaneity, time dilation and length contraction introduce the framework of the special theory of relativity. Lorentz’ transformations are proved and the geometry of space-time is emphasized. The phenomenon of time dilation is thoroughly examined, with reference to the experiment J.C Hafene and R.F Keating and the detection of muons on earth. The kinematic background of special relativity is limited to the transformation of velocity and acceleration. The third chapter is completed with the analysis of the relativistic Doppler effect and the twin paradox phenomenon. In the last chapter the correct expression of the relativistic mass and momentum from which the relativistic energy is derived is proven. Reference is made to the Bertozzi experiment and the case of particles without mass is presented. Chapter concludes with energy and momentum transformations as well as with Compton phenomenon.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.