Шпаргалка По Физике (Штеренберг А. М.) / 10.Основной закон релятивистской динамики

10.Основной закон релятивистской динамики. Взаимосвязь массы и энергии. Границы применимости классической механики.

Основной закон релятивистской динамики материальной точки записывается так же, как и второй закон Ньютона:

Закон взаимосвязи массы и энергии– любое тело обладает энергией уже только благодаря факту своего существования, и эта энергия, называемая собственной энергией тела, равна произведению массы тела на квадрат скорости света в вакууме

Полная энергия Е тела (или частицы) пропорциональна релятивистской массе m.

(закон взаимосвязи массы и энергии):  E=mc²

Собственную энергию тела иначе называют энергией покоя. В нее не входят ни кинетическая энергия тела, ни его потенциальная энергия во внешнем поле.

Из закона взаимосвязи массы и энергии следует, что если покоящемуся телу сообщить некоторую энергию, то его масса изменится. Однако в обычных макроскопических процессах, с которыми мы имеем дело в жизни и технике, изменения массы, обусловленные изменением энергии тел, чрезвычайно малы. Так, при нагревании одного литра воды от 0 до 100 °С масса воды увеличивается всего лишь на 5×10^–9 грамма. Но, например, масса Солнца из-за потерь энергии на излучение ежесекундно уменьшается более чем на 4 миллиона тонн.

 E=mc²=m₀c²/√1-v²/c²

Границы применимости классической механики

В настоящее время известно три типа ситуаций, в которых классическая механика перестаёт отражать реальность.

Свойства микромира не могут быть поняты в рамках классической механики. В частности, в сочетании с термодинамикой она порождает ряд противоречий. Адекватным языком для описания свойств атомов и субатомных частиц является квантовая механика. Подчеркнём, что переход от классической к квантовой механике — это не просто замена уравнений движения, а полная перестройка всей совокупности понятий.

При скоростях, близких к скорости света, классическая механика также перестаёт работать, и необходимо переходить к СТО. Опять же, этот переход подразумевает полный пересмотр парадигмы, а не простое видоизменение уравнений движения.

Классическая механика становится неэффективной при рассмотрении систем с очень большим числом частиц (или же большим числом степеней свободы). В этом случае практически целесообразно переходить к статистической физике.