Speciální teorie relativity

Garant předmětu:

David Břeň

Přednášející:

David Břeň

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Cílem předmětu je rozšíření znalostí klasické, nekvantové mechaniky o základy speciální teorie relativity.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod, historie, experimenty vedoucí ke speciální teorii relativity, Newtonova mechanika, teorie elektromagnetického pole, základní principy.

2. Galileova transformace, Lorentzova transformace a její důsledky. Relativita současnosti, dilatace času, kontrakce délek, skládání rychlosti, čtyřrozměrný formalismus, prostoročas.

3. Transformace veličin a jejich vlastností, tenzory, indexy kovariantní a kontravariantní.

4. Událost, časoprostorový invariant, vlastní čas, čtyřvektory a jejich transformace, obecná Lorentzova transformace, rapidita, Minkovského (metrický) tenzor.

5. Světelný kužel, kauzalita, relativistické paradoxy, problém nadsvětelné rychlosti.

6. Dynamika, čtyřrychlost, čtyřzrychlení, hmotnost, srážky, zákony zachování, čtyřsíla, Newtonovy pohybové rovnice ve speciální teorii relativity.

7. Energie, hybnost, vztah mezi hmotností a energií.

8. Aberace světla, Dopplerův jev, vlnový čtyřvektor a jeho Lorentzova transformace.

9. Rovnice kontinuity, čtyřproud, Maxwellovy rovnice, čtyřpotenciál.

10. Lorentzova podmínka, tenzor elektromagnetického pole, Lorentz. transformace čtyřpotenciálu, př. Heavisideovo pole.

11. Lagrangeova funkce, kontinuum, tenzor energie a hybnosti.

12. Princip ekvivalence, lokálně inerciální soustava, velmi stručný úvod do OTR

13. Metriky zakřivených časoprostorů, gravitační červený posuv, kosmologický červený posuv.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Na přednáškách studenti rozšíří znalosti klasické, nekvantové mechaniky o základy speciální teorie relativity.

Schopnosti:

Důraz je kladen na aplikace nových abstraktních pojmů k popisu a řešení relativistických fyzikálních situací a jevů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Votruba V.: Základy speciální teorie relativity, Academia, Praha, 1977

[2] Kvasnica J.: Teorie elektromagnetického pole, Academia, Praha 1985

[3] Semerák O.: Speciální teorie relativity, skripta ke stejnojmenné přednášce MFF UK, Praha 2012 http://utf.mff.cuni.cz/~semerak/STR.pdf

Doporučená literatura:

[4] Kulhánek P.: TF4 Obecná relativita, skripta ke stejnojmenné přednášce FEL ČVUT v Praze, Praha 2016 http://www.aldebaran.cz/studium/otr.pdf

[5] Misner C. W., Thorne K. S., Wheeler J. A.: Gravitation, W. H. Freeman, San Francisco 1973

Poznámka:

Existoval v letch 1999-2003, kdy jej abs. 2 studenti. Pak uzavřen, obnoven 2017.

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (volitelný předmět)
• Jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (volitelný předmět)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)
• Jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (volitelný předmět)