Энергия в релятивистской механике

1. Релятивистский импульс
2. Релятивистская энергия
3. Масса и энергия как пропорциональные величины

Положения классической механики только частично способны удовлетворить математические вычисления физических процессов. Они действенны лишь в условиях теории относительности Галилея, но в случаях физических процессов, что происходят при сверхвысоких скоростях, приближенных к световой скорости, на помощь приходят преобразования Лоренца и специальная теория относительности, выдвинутая Эйнштейном.

Согласно первому постулату специальной теории относительности закон сохранения импульса и энергии в релятивистской механике инвариантен, при условии правильного определения импульса. Релятивистский импульс рассчитывается по следующей формуле:

\( p = {m_0 v \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}.\)

Теория относительности Эйнштейна при ее формировании потребовала пересмотра классически устоявшихся на то время законов классической механики. Сначала Лоренц вывел дополнительные уравнения преобразований, которые внесли изменения в классические представления о механике движения объектов. Далее стояла задача таких преобразований, которые позволяли бы переходить безболезненно от одной системы расчетов к другой.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Релятивистский импульс

Масса объекта в механике Ньютона считается неизменной, а в релятивистской – выражается через скорость.

С учетом выражения для расчета массы \(m = {m_0 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}.\)

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

Для определения энергии теля в релятивистской механике нужно рассмотреть понятия релятивистского импульса и принципа соответствия.

Для определения релятивистского импульса применяется принцип соответствия. Импульс частички в релятивистской механике определяется ее скоростью. Но в релятивистской механике выражение для расчета имеет более сложный вид, чем в классической. Импульс представлен в виде вектора, направленного в сторону направления вектора скорости исследуемой частички.

Величина скорости во всех системах отсчета является граничной величиной, и всегда меньше световой скорости в вакууме, а импульс не ограничен и может увеличиваться до бесконечности.

Релятивистская энергия

Энергия частички в релятивистской механике состоит из ее собственной энергии и релятивистской кинетической энергии. Рассчитывается по формуле:

\(E=mc^2+E_K;\)   \(E = {mc^2 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}.\)

Сопоставляя разнообразные приемы и методы вычислений определяют релятивистскую энергию частичек. Известен факт о том, что любая энергия в конкретных условиях может превращаться в разные ее формы. При этом условия могут быть абсолютно разными, но баланс энергии остается всегда, энергия не может исчезнуть или появиться из ниоткуда. Это и есть закон сохранения энергии. Ученые также установили, что в процессе перехода от одной энергии в другую может изменяться релятивистская масса объекта. Рост релятивистской массы наблюдается с увеличением энергии тела, причем независимо от формы самой энергии, включая кинетическую. Суммарная энергия физического объекта пропорциональна его релятивистской массе, независимо от видов энергии, составляющих суммарную величину.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

На практике данное явление можно наблюдать в следующих случаях:

• при нагревании масса объекта в состоянии покоя будет увеличиваться. То есть, релятивистская масса горячего объекта всегда выше, чем холодного;
• деталь, которую подвергли деформации будет иметь массу выше, нежели необработанная деталь.

Эйнштейну удалось вывести эту взаимосвязь между массой и энергией объекта. Понятно, что в процессе неупругого взаимодействия частичек наблюдаются некоторые процессы обмена энергией, а именно переход кинетической энергии во внутреннюю. Также она имеет название тепловой энергии движения. При таком взаимодействии масса тела в состоянии покоя увеличится. Процесс увеличения внутренней энергии объекта может происходить с одновременным пропорциональным увеличением его массы. Точно то же можно наблюдать при возрастании кинетической энергии. В классической механике данные явления не рассматривались как такие, которые имеют место, поскольку не существовало понятия взаимного влияния массы и энергии.

Масса и энергия как пропорциональные величины

Для понимания релятивистского закона сохранения энергии стоит рассмотреть понятие импульса и его роли в теории относительности Эйнштейна. Это подразумевает действенность закона сохранения энергии во всех инерциальных системах отсчета.

Понятие сохранения импульса тесно связано с взаимным влиянием массы и энергии тела. В замкнутой системе в процессе преобразования энергии в разные формы сохранение импульса невозможно. В подобном процессе изменяется масса тела и закон сохранения импульса не соблюдается. Закон, показывающий пропорциональную зависимость массы и энергии, является наиболее наглядным примером теории относительности.

Механика массы объекта характеризуется его инертными параметрами. Инертная масса является мерой инертности объекта. Гравитационная масса является противоположной величиной инертной массе. Поскольку она показывает способность тела действовать на другие объекты с определенной силой.

На сегодняшний день различными опытами доказано равенство гравитационной и инертной масс. Теория относительности таким же образом рассматривает вопрос об энергии и массе тела. Это вызвано различными характеристиками материи. При подробном рассмотрении данных характеристик оказывается, что масса и энергия объекта существенно отличаются, но совершенно не вызывает сомнений утверждение, что они тесно связаны друг с другом. Таким образом, говорят об эквивалентности данных величин, поскольку между ними существует пропорциональная связь.