Законы релятивистской механики

1. Принцип относительности в релятивистской механике
2. Главный закон релятивистской механики
3. Преобразование Лоренца
4. Закон взаимного влияния массы и энергии

Существует несколько законов релятивистской механики:

• Релятивистский закон сложения скоростей:
  \(u = {v_1+v \over 1+{v_1+v \over c^2}}\)
• Релятивистский импульс:
  \(p=mv; \)    \( m = {m_0 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}, \)    \( p = {m_0 v \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}=Ft.\) 
• Закон влияния массы на энергию:
  \(E=mc^2 = {m_0 c^2 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}.\)

Данное направление физики занимается изучением закономерностей движения объектов на сверхвысоких скоростях, а те же процессы, но на небольших скоростях, рассматриваются классической механикой.

Релятивистские законы очень важны для науки, поскольку они обобщают положения второго закона классической механики и теории сохранения энергии и импульса, и есть результатом нестандартного соединения измерений пространства и времени, что отражено в преобразованиях Лоренца.

Принцип относительности в релятивистской механике

Теория относительности Эйнштейна рассматривает все через призму равности всех концепций в отношении электромагнитных и механических процессов. Исходя из этого, спокойное состояние и равномерное прямолинейное движение отождествляются.

Но это не единственный принцип, на котором базируется данная теория, есть второй постулат. Он гласит, что световая скорость в вакууме остается неизменной, независимо от инерциальной системы отсчета. Она не зависима от перемещений источника света и положения наблюдателя.

Основные принципы, вытекающие из вышеописанных постулатов, выглядят так:

1. Расстояния между исследуемыми объектами относительны;
2. Интервалы времени относительны;
3. С увеличением скорости время замедляется.

То есть скорость света считается определяющей величиной. Кроме того, световая скорость – это максимально возможная скорость, зафиксированная в природных условиях.

Для формулирования данных постулатов теории относительности физики годами формировали научную мысль, способную противостоять привычным классическим понятиям того времени. Альберту Эйнштейну это удалось, и он внес свой значимый вклад в развитие физической науки.

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

Главный закон релятивистской механики

Одним из важнейших законов релятивистской механики считается закон сложения скоростей. Скорость движущегося объекта выражается в проекциях на оси координат. Если рассмотреть перемещение тела относительно системы К, то координаты его скорости будут иметь следующий вид:

\(u_x = {dx \over dt}; u_y = {dy \over dt}; u_z = {dz \over dt}.\)

Проекции скорости того же физического объекта относительно системы К' запишутся так:

\(u'_x = {dx' \over dt'}; u'_y = {dy' \over dt'}; u'_z = {dz' \over dt'}.\)

Первый постулат теории относительности, выдвинутый Эйнштейном, другими словами, принцип инертности справедлив при сохранении фундаментальных законов физики, независимо от инерциальной системы отсчета, в которой рассматриваются те или иные явления.

В первом законе Ньютона масса тела m принимается как величина неизменная, независимо от инерциальной системы отсчета. С преобразованием данного закона в релятивистский, он изменяет вид, поэтому не стоит принимать его за базовый для релятивистской механики.

Альберт Эйнштейн показал, что второй закон классической механики сохраняет свою суть, когда учитывает общую массу в качестве некоторого коэффициента, измеряемого лишь для материального объекта в инерциальной системе и световой скорости в вакууме. Верный текст вышеуказанной теории практически созвучен с этим же законом для механики Ньютона: скорость изменения импульса материального объекта приравнивается к силе, что действует на тело.

Преобразование Лоренца

Преобразуем время для систем координат К и К':

\(t' = {t {vx \over c^2}\over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}, \)    \(t' = {t' {vx' \over c^2}\over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }}, \) 

Данные преобразования есть преобразованиями Лоренца. Их основным отличием от преобразований Галилея есть то, что они достоверны для частичек, перемещающихся со скоростями, приближенными к световой скорости.

Это значит, что в конкретно выбранных системах одни процессы случаются раньше иных. Однако это касается только событий без причинно-следственных связей.

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

Закон взаимного влияния массы и энергии

Данный закон был предложен Эйнштейном и считается фундаментальным законом природы:

\(E=mc^2\) – энергия в спокойном состоянии;

\( m = {mc^2 \over \sqrt{1-{v^2 \over c^2} }},\)– энергия в движении.

Специальная теория относительности показала, как влияет масса на энергию тела в релятивистской механике. Для осознания данного процесса нужно вычислить кинетическую энергию физического объекта классическим способом. Известно, что кинетическая энергия есть работой, совершаемой точкой в ответ на приложенную к ней силу.

Соответственно, прирост кинетической энергии физического тела прямо пропорционален его релятивистской массе. Когда объект пребывает в состоянии спокойствия, он имеет некоторую стабильную энергию.

Формулы, демонстрирующие влияние массы на энергию, есть математическим выражением фундаментального закона теории относительности Эйнштейна. В результате, полная энергия физического объекта состоит из произведения его релятивистской массы и квадрата световой скорости в вакууме. Так, полная энергия объекта состоит из кинетической энергии данного объекта и его энергии в спокойном состоянии.

Масса материального объекта, представляющаяся в классической механике как инертность тела, в релятивистской есть энергосодержащей величиной. Даже в спокойном состоянии объект обладает некоторой энергией.