Простой эксперимент по измерению релятивистского эффекта сокращения длинны (лабораторная работа для физических ВУЗов)
Задачу измерения эффекта релятивистского сокращения геометрического размера решить чрезвычайно трудно из-за сложности создания механических объектов, движущихся на Земле со скоростью, сравнимой со скоростью света в вакууме
http://sbkaravashkin.blogspot.com/2018/01/7.html http://samlib.ru/editors/d/doroshew/dlina.shtmlhttp://bolshoyforum.com/forum/index.php?topic=602437.0 В устройстве
http://www.modcos.com/news.php?id=97 изменение индуктивной нагрузки длинной линии с помощью СКВИДа, приводит к изменению её электрической длины. Такое изменение нагрузки (управляемое электрически!) воспринимается электромагнитным полем, распространяющимся в линии, как геометрическое изменение её длинны с релятивисткой скоростью.
Изменение индуктивности нагрузки можно выполнить за доли наносекунды, что даёт возможность изменять геометрический размер линии со скоростями, сравнимыми со скоростью света в диэлектрике длинной линии.
Предлагаю схему простого опыта (Рис.1) по измерению релятивистского укорочения длинной линии на радиотехнических элементах (без применения СКВИДов и криогенных систем).
Рис.1.Схема опыта по измерению релятивистского укорочения длинной линии
В опыте измеряется длительность импульса U, сформированного длинной линией D (коаксиальный кабель), нагруженной на, изменяемую скачком (с помощью ключа Кл) от 0 до L , индуктивность, что должно изменять электрическую длину линии.
Одновременно с изменением нагрузки на вход линии с генератора подается перепад напряжения.
Если провести измерение длительности Δt, сформированного линией импульса U (см. Рис.1), для случаев
1.Δt1 - линия нагружена только на близкое к нулю сопротивление ключа;
2. Δt2 - линия нагружена только на L;
3. Δt3 - линия нагружена на быстро изменяющуюся от 0 до L индуктивность, что должно соответствовать быстрому укорочению линии и привести к релятивистскому эффекту изменения длительности, поскольку одновременно с изменением нагрузки на линию подается электрический сигнал – перепад;
можно получить: 4. Абсолютное удлинение при классическом движении линии (длина стержня в покое)
Δt4= (Δt2 – Δt1)
5.Абсолютный релятивистский дефект удлинения составит (укорочение стержня)
Δt5 =(Δt2 – Δt3 ) .
6.Остаток стержня (релятивистская длинна стержня)
Δt6=Δt4 - Δt5 = Δt3– Δt1.
7.Гамма-фактор
γ = Δt4 /Δt6 =(Δt2 – Δt1)/(Δt3– Δt1) = (√1 – (v/Cдл)2)-0,5
где, C
дл - скорость поля в длинной линии, равная С/√ε.
В макете используется:
А.Генератор, создающий перепад напряжения от 0 до 0,5В с длительностью фронта и спада 0,5 нс и частотой повторения 10 МГц.
Б.Ключ Кл (за 0,5нс) синхронно меняет индуктивность L нагрузки длинной линии от 0 до 2*10-3 Гн.
В.Длинная линия в виде коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, длиной 2 м, полиэтиленовым диэлектриком ε = 2,3 (1м кабеля дает 5 нс задержки).
Г.Измеритель длительности импульсов, состоящий из компаратора, интегратора, усилителя и вольтметра, включенных каскадно.
После настройки установки, а это, прежде всего, получения импульсов, постоянных по амплитуде, на выходе линии во всех трех режимах работы ключа Кл (тогда компаратор измерителя Δt даст верные отсчёты), удалось получить:
1. Ключ замкнут: нагрузка линии почти короткое замыкание (полное отражение сигнала и удлинение линии отсутствует) Δt1 = 20нс.
2. Ключ разомкнут: нагрузка - катушка индуктивности в ~2миллигенри (полное удлинение линии) Δt2 = 30нс (двухметровый кабель стал трёхметровым).
3.Ключ переключается синхронно с поступающими на вход импульсами: (динамическое удлинение линии) Δt3 =21нс.
4. Гамма-фактор
γ = Δt4 /Δt6 =(Δt2 – Δt1)/(Δt3– Δt1) = (√1 –(vдл/Cдл)2)-0,5 =10
Вывод. Весьма заметные релятивистские эффекты можно найти не только на просторах космоса или в глубинах микромира, а прямо здесь, у себя на рабочем столе (См. Фото.1)
Фото1. Макет устройства
При скорости поля в линии C
дл = 200000км/с средняя скорость сокращения линии составила v
дл = 198000км/с, а это значит, что геометрический размер линии изменялся со скоростью 0,66С.
Создана электромагнитная "пушка", выстреливающая виртуальным кабелем со скоростью 66% скорости света в вакууме, что очень не скоро удастся получат механическим способом.
Для того, чтобы проверить специальную теорию относительности не требуется сложного и дорогого оборудования. Достаточно желания и квалификации радиоинженера.
