Релятивистская механика Эйнштейна

1. Отрицательные стороны теории Максвелла
2. Зарождение релятивистской механики
3. Эффекты в релятивистской механике

Около двух столетий ученые полагали, что механика Ньютона позволяет правильно решать все физические задачи. Главные принципы классической механики, описанной законами Ньютона, и теория относительности Галилея, считались непоколебимыми. Но в силу развития ученые выявили новые явления в электромагнитном поле. Важную роль сыграли новые достижения в сфере электромагнетизма, и стало понятным, что законы Ньютона, выражающие классические принципы механики, не всесильны.

К основным постулатам теории относительности Эйнштейна относятся:

• механический принцип относительности или принцип относительности Галилея, который гласит о том, что законы динамики одинаково применимы во всех инерциальных системах отсчета;
• специальная теория относительности (СТО). Имеет также названия частная теория относительности и релятивистская механика. Данная теория описывает движение, механику, пространство и время при сверхвысоких скоростях, приближенных к скорости света;
• законы динамики инвариантны относительно преобразований Галилея, суть которых состоит в возможности определить координаты подвижного тела в одной инерциальной системе, если известны его координаты в другой инерциальной системе.

Понятие об электромагнетизме и характеристиках электромагнитного поля стало основой для развития квантовой теории, а особенно ее направления – релятивистской механики. Электромагнитное поле является особым видом материи, который невозможно описать законами классической механики. Его свойства описывают новые уравнения Максвелла, которые представляют новую классическую теорию электромагнетизма.

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

Отрицательные стороны теории Максвелла

Теория электромагнитных явлений описывается системой уравнений Максвелла. Для теории электромагнетизма данные уравнения так же важны, как законы Ньютона в классической механике или первой и второе начала в термодинамике.

Уравнения Максвелла записываются в дифференциальной форме:

\( \begin{cases} rot \overrightarrow{E} =- {∂\overrightarrow{B} \over ∂t} & \quad \\ div \overrightarrow{B} =0 & \quad \end{cases} \)    

Первое уравнение выражает закон электромагнитной индукции. Второе – свойство замкнутости линий вектора (или уход их в бесконечность) либо отсутствие источников магнитного поля, то есть магнитных зарядов.

\( \begin{cases} rot \overrightarrow{H} =j+ {∂\overrightarrow{D} \over ∂t} & \quad \\ div \overrightarrow{D} =ρ & \quad \end{cases} \)

Первое уравнение показывает связь полного тока и порождаемого им магнитного поля. Второе указывает на то, что источниками вектора D ⃗ есть сторонние заряды.

Спустя некоторый период времени обнаружились недостатки данных уравнений, а именно:

• Данная теория не совместима с принципами относительности движения классической физики из-за неинвариантных уравнений.
• Разного рода противоречия вызывали несовпадения теории с реальной картиной физических процессов.

Эйнштейн стремился устранить данные несоответствия, рассматривая теорию электромагнетизма в разрезе теории относительности. Он отметил, что Максвелл, в общем, достаточно точно описал характеристики заряженных частиц, но в теории оформил их недостаточно четко. Максвелл не придал значения теории о подобных заряженных частицах, что вызвало вопросы. Если он не мог обосновать, то нужно было рассмотреть частицы как дискретно расположенные материальные точки на основе принципов классической механики. Но с другой стороны данный подход был противоречив теории электромагнетизма, потому требовал, чтобы его доработали.

В данном случае реальным является само событие, которое происходит в четырех измерениях, поскольку четырехмерное пространство и все процессы, протекающие в нем, выражаются в законах бытия.

Зарождение релятивистской механики

Первым пытался усовершенствовать теорию относительности Галилея ученый Максвелл, но его уравнения оказались инвариантны. После него свой вклад в данный процесс внес Лоренц, он пытался видоизменить классические законы механики, но ему это слабо удалось.

Эйнштейн первым добился успеха в этом вопросе и выдвинул свою действенную теорию. Она позволила переосмыслить преобразования Лоренца и стала законченной. Теория Эйнштейна объединила классику законов Ньютона и теорию электромагнетизма Максвелла. Данная теория вошла в науку как релятивистская механика. Данный раздел механики изучает свойства объектов при их перемещении на сверхвысоких скоростях, близких к световой скорости, то есть 300000 километров в секунду. Стоит отметить, что при этом данное перемещение рассматривается в вакууме.

Основными принципами релятивистской механики являются:

• Относительность движения;
• Постоянство скорости света в вакууме.

Принцип относительности движения основан на равноправности систем отсчета в рамках закона инерции. Данный принцип состоит в том, что если система отсчета осуществляет поступательное равномерное движение относительно инерциальной системы отсчета, то она также является инерциальной.

Неизменность световой скорости в вакууме нужно учитывать во всех вычислениях. В формулах скорость света обозначается маленькой буквой с. Стоит помнить, что перемещение источника света не влияет на его скорость в вакууме. Это говорит о том, что волны света движутся с максимально возможной скоростью, нежели любые другие объекты в нашем мире.

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

Эффекты в релятивистской механике

К релятивистским эффектам относят:

• Единство пространства и времени;
• относительность одновременности;
• относительность расстояний (релятивистское сокращение длин);
• относительность временных промежутков (релятивистское замедление времени);
• инвариантность причинно-следственных связей;
• инвариантность пространственно-временных промежутков между событиями.

Эйнштейн выделял такие релятивистские эффекты:

• размер объекта исследования в пространстве уменьшается с увеличением скорости его движения;
• время для объекта замедляется с определенной зависимостью с увеличением скорости его движения;

масса объекта растет с соответствующей зависимостью с увеличением скорости его движения.