24. Релятивистский импульс

Уравнения классической механики инвариантны по отношению к преобразованиям Галилея, по отношению же к преобразованиям Лоренца они оказываются неинвариантными. Из теории относительности следует, что уравнение динамики, инвариантное по отношению к преобразованиям Лоренца, имеет вид:

где  - инвариантная, т.е. одинаковая во всех системах отсчета величина называемая массой покоя частицы, v- скорость частицы,  - сила действующая на частицу. Сопоставим с классическим уравнением

Мы приходим к выводу, что релятивистский импульс частицы равен

В силу однородности пространства (см. § 9) в релятивистской механике выполняет­ся закон сохранения релятивистского импульса: релятивистский импульс замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени. Часто вообще не оговаривают, что рассматривают релятивистский импульс, так как если тела движутся со скоростями, близкими к с, то можно использовать только релятивистское выраже­ние для импульса.

25. Релятивистское выражение для энергии.

Полная энергия релятивистской частицы  . Полная энергия включает в себя все виды энергии: механическую, тепловую, химическую, ядерную и т.д. Энергия частицы при v=0, т.е.  называется энергией покоя. Это -- максимальная энергия, заключенная в покоящейся в данной системе отсчета частице (теле); она включает в себя энергию внутриатомных и внутриядерных взаимодействий.

Согласно определению, кинетическая энергия частицы (энергия движения) будет равна разности полной энергии и энергии покоя

Из формулы следует, что ни одна частица с массой, отличной от нуля, не может двигаться со световой скоростью ! И наоборот, безмассовые частицы (m=0) могут существовать, только двигаясь со скоростью света !

При малых скоростях (v << c)   и  , т.е. формула приводит к хорошо известному классическому выражению для кинетической энергии частицы.

С другой стороны, полную энергию можно представить, как сумму энергии покоя и кинетической энергии частицы  . Можно энергию и  импульс  объединить в один общий 4-вектор энергии-- импульса       или   Последнюю формулу можно применять и для безмассовых частиц, к которым относятся фотоны. Для них формула дает: E = pc.

26. Работа и теплота

Работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек) тела или системы A=F*S.

Единицей измерения работы в СИ является Джоуль

Коли́чество теплоты́ — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин.

Количество теплоты является функцией процесса, а не функцией состояния, то есть количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Единицей измерения работы в СИ является Джоуль