Импульс в релятивистской механике

1. Специальная теория относительности
2. Релятивистский импульс
3. Закон сохранения импульса и энергии

Параметры четвертого измерения были описаны специальной теорией относительности Эйнштейна. Данное измерение назвали пространство-время. Тогда активно развивались положения релятивистской механики. Позднее они получили практическое обоснование и на сегодняшний день считаются базовыми принципами исследований взаимодействий материи в физическом мире.

Специальная теория относительности

Координаты времени и пространства исследуемого события в разных инерциальных системах отсчета рассчитываются с применением преобразований Лоренца, который первым засомневался в достоверности классических законов Ньютона. В 1905 году Альберт Эйнштейн представил миру свою теорию относительности, устанавливающую принципы относительности одновременных событий. Данная теория получила название специальной теории относительности.

Важнейшие принципы данной теории:

• уменьшение размеров объекта с увеличением его скорости;
• замедление времени с увеличением скорости перемещения объекта;
• относительность одновременности.

На сегодняшний день данные принципы неоднократно подтверждены на практике. Классическая теория Ньютона опиралась на теорию относительности Галилея, описывающую движущиеся объекты на небольших скоростях. Позднее, с развитием атомной физики, сформировались понятия квантовой механики, основным направлением которой стала релятивистская механика. Преобразования Лоренца применялись к частичкам, перемещающимся на сверхвысоких скоростях, приближающихся к световой скорости. Эффекты релятивистской механики несущественны при небольших скоростях, их присутствие практически не заметно.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

К основным постулатам специальной теории относительности относятся:

• специальный принцип относительности, который гласит, что в любых инерциальных системах все физические процессы происходят по одинаковым законам механики;
• принцип постоянства скорости света в вакууме, который гласит о том, что световая скорость в вакууме не зависит от перемещения источника света или наблюдателя, она остается постоянной во всех инерциальных системах, и является максимально возможной скоростью распространения для всех существующих объектов в нашем мире.

Начиная изучать релятивистскую механику, следует помнить, что достоверным является лишь первый закон Ньютона, все остальные требуют некоторых преобразований, чтобы стать справедливыми для квантовой механики. Третий закон Ньютона в релятивистской механике вообще не применим, и не принимается во внимание. То есть, изучая те или иные объекты, необходимо в обязательном порядке учитывать скорость их взаимодействий.

Релятивистский импульс

Релятивистский импульс выражается через несколько производных, а именно через инвариантную массу объекта и преобразование Лоренца.

Масса объекта в механике Ньютона считается неизменной, а в релятивистской механике выражается через зависимость от скорости.

С учетом соотношения \( m = {m_0 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}, \)

импульс тела рассчитывается таким образом: \( \overrightarrow{p} = {m_0 \overrightarrow{v} \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }},\)

В классической механике Ньютона пространство и время не зависят от наблюдателя, они просто существуют, а световая скорость меняется в зависимости от системы отсчета. Согласно теории Эйнштейна световая скорость является величиной неизменной, при этом формула расчета движения объекта не учитывает характеристики системы отсчета.

Релятивистский и ньютоновский импульсы в механике Ньютона практически равны. Это сопоставимо с теорией относительности Галилея, который утверждал, что законы перемещения частиц справедливы для всех систем отсчета. Он же выдвигал понятие изменения скорости света в различных системах отсчета. Спустя время постулаты Галилея были подвергнуты сомнению, поскольку многочисленные исследования привели к иным результатам.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Альберт Эйнштейн представил специальную теорию относительности на основании иных постулатов и закономерностей. Он предположил, что для всех законов физики приемлема инвариантность. То есть, свойства сохраняются, и нет причин для их изменения. Одновременно с этим второй закон Ньютона не является инвариантным с преобразованием Лоренца, но учитывая модифицированный импульс, данный закон подчиняется теории относительности Эйнштейна.

Когда скорость тела существенно меньше скорости света, релятивистский импульс приравнивается к классическому, если же скорость тела близка к скорости света, то эти две величины могут сильно отличаться. При этом релятивистский импульс стремится к бесконечности, а ньютоновский увеличивается с линейной скоростью.

Закон сохранения импульса и энергии

Закон сохранения импульса и энергии справедлив для замкнутой системы тел. Замкнутой называется такая система, внутренние силы которой намного выше внешних воздействий, либо внешние воздействия вовсе отсутствуют.

\(\sum_{i=1}^{N} P_i=const;\)     \(U+E_k=const.\)     

Специальная теория относительности гласит, что закон сохранения импульса справедлив для любой инерциальной системе отсчета. В релятивистской механике закон сохранения импульса и закон сохранения энергии одновременно справедливы. Когда речь идет о сохранении векторных величин, то можно сказать о сохранении их проекций. Векторы в четырехмерном измерении выражают координаты пространства и времени. Они являются базовыми объектами релятивистской механики для математических вычислений.

Энергию любой частички можно определить, когда она пребывает в состоянии покоя, это справедливо для любой системы отсчета. Ее энергия зависима от массы. Данное понятие подтверждается теорией относительности, где каждая частица имеет определенную энергию. Данное понятие имеет название энергии покоя.