Основные формулы релятивистской механики

1. Принцип относительности в релятивистской механике
2. Релятивистский импульс
3. Масса и энергия в релятивистской механике

Определение 1

Релятивистская механика является разделом физики, который рассматривает законы механики при скоростях, сопоставляемых максимально близко со скоростью света. Если скорости существенно меньше световой скорости, тогда релятивистская механика переходит в традиционную механику Ньютона.

Рисунок 1. Релятивистская механика материальной точки.

На скоростях, которые максимально близки к скорости света, с материальными объектами осуществляются внезапные и чудесные явления. Это, к примеру, замедление временных промежутков и релятивистское уменьшение длины. В границах изучения релятивистской механики изменяются определения определённых сложившихся в физике классических материальных значений.

Это уравнение, которое фактически знают все, отражает, что масса считается в полной мере мерилом энергии объекта, в том числе, представляет основную возможность перехода внутренней энергии объекта в энергию излучения. Ключевой закон релятивистской механики по типу материальной точки описывается таким же образом, как и второй закон Ньютона:

\(F = {dp\over dT}\)

Принцип относительности в релятивистской механике

Рисунок 2. Положения теории относительности Эйнштейна.

Теория относительности Эйнштейна предполагает независимость всех имеющихся природных законов относительно постепенного перехода от одной инерциальной системы отсчёта к иной. Это значит, что все объясняющие законы природы уравнения обязаны в полной мере быть инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца.

На момент появления специальной теории относительности теоретические основы, которые удовлетворяли бы этому требованию, уже описывались традиционной электродинамикой шотландским физиком, математиком и механиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Но все формулы классической механики Ньютона стали совершенно неинвариантными по отношению к иным научным положениям. И по данной причине, специальная теория относительности запросила модификацию и конкретизацию механических обоснованностей.

В основание данного важнейшего пересмотра Альберт Эйнштейн огласил потребность осуществимости закона сбережения импульса и внутренней энергии, находящихся в замкнутых структурах. С целью выполнения принципа специальной теории относительности во всех инерциальных системах отсчёта, стало очень необходимым и первоочередным изменение формулировки самого импульса материального объекта.

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

Если воспринять и применить данную формулировку, тогда закон сбережения конечного импульса активных элементов, которые взаимодействуют (к примеру, при неожиданных ударениях) начнёт исполняться во всех инерциальных структурах, напрямую взаимосвязанных преобразованиями Лоренца. При \(β→0\), релятивистский внутренний импульс невольно осуществляет переход в традиционный.

Масса m, которая входит в ключевое уравнение для импульса, считается основным свойством элементарных частиц, и не зависит от последующего выбора системы отсчёта. Следовательно, она не зависит от коэффициента её перемещения.

Релятивистский импульс

Рисунок 3. Релятивистский импульс.

Релятивистский импульс не является пропорциональным первоначальной скорости частицы. И преобразования данного импульса находятся вне зависимости от вероятного увеличения скорости элементов, которые осуществляют коммуникации в инерциальной структуре отсчёта. По данной причине, устойчивая по ориентиру и модулю сила не приводит к прямолинейному перемещению, которое совершается с равномерно возрастающим ускорением. К примеру, с ситуации элементарного и ритмичного перемещения вдоль центральной оси X, ускорение каждой частицы под влиянием стабильной силы вычисляется по формуле

\(a = {F \over m}(1-{v^2 \over c^2}){3\over2}\)

Когда скорость определённой традиционной элементарной частицы бесконечно возрастает под воздействием постоянной силы, тогда скорость релятивистского объекта не сможет в результате превзойти скорость света в вакууме. В релятивистской механике, в равной степени, как и в ньютоновских законах, осуществляется и действует закон сбережения энергии.

Кинетическая энергия физического объекта Ek вычисляется чрез внешнюю работу силы, которая необходима для передачи в последующем данной скорости. Для разгона элементарной частицы, которая обладает массой m, из состояния равновесия до скорости под воздействием стабильного показателя \(F\), данная сила должна осуществить работу.

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

Довольно значительный и необходимый итог открытий в релятивистской механике заключается в том, что располагающаяся в стабильном покое масса m обладает чрезвычайно большим резервом энергии. Данное высказывание обладает разными использованиями на практике, охватывая область ядерной энергетики. Когда масса какой-либо материальной структуры снизилась в некоторое количество раз, тогда в данное время обязана выделиться энергия, которая вычисляется по формуле: \(ΔE=Δm•c2.\)

Множественные непосредственные опыты и эксперименты представляют достаточно надёжные факты наличия энергии покоя. Первым опытное доказательство с помощью экспериментов сделал Альберт Эйнштейн. Он связал объём и массу, и сравнил внутреннюю энергию, которая высвобождалась при моментальном радиоактивном распаде, с разностью коэффициентов продуктов после распада и первоначального ядра.

Масса и энергия в релятивистской механике

Рисунок 4. Импульс и энергия в релятивистской механике.

В традиционной механике масса объекта находится вне зависимости от скорости перемещения. А в релятивистской механике масса возрастает с повышением скорости перемещения. Данное утверждение основывается на формуле:

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

В данной формуле:

    \(m_0\) – масса физического объекта в состоянии покоя.
    \(m\) – масса материального объекта в той инерциальной системе отсчета, по отношению которой данный объект перемещается со скоростью v;
    \(с\) – скорость света в вакуумном пространстве.
Разница масс будет очевидной исключительно при огромных скоростях, которые приближаются к световой скорости в вакуумном пространстве. Кинетическая энергия при определённых скоростях, которые приближаются к скорости света, вычисляется как определённая разница меж кинетической энергией перемещающегося объекта и кинетической энергией объекта, расположенного в спокойном состоянии:

\(T = {mc^2 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2}}}\)

При скоростях, существенно меньше световой скорости, данная уравнение будет выражено уравнением кинетической энергии традиционной механики:

При скоростях, значительно меньших скорости света, это выражение переходит в формулу кинетической энергии классической механики:

\(T = {1 \over 2mv^2}\)

Световая скорость постоянно считается пограничной величиной. Более быстро, нежели свет в принципе не обладает возможностью перемещения ни один материальный объект на Земле. Множество целей и проблемных вопросов получилось бы разрешить человеческому обществу, если бы у учёных получилось создать многофункциональное устройство, которое способно перемещаться со скоростью, приближенной к световой скорости. Пока что человечество имеет возможность исключительно мечтать о данной прелестной сказке. Однако в будущем полет в космическое пространство либо на иные планеты с релятивистской скоростью будет не чудом, а осуществимой действительностью.