- •6. Релятивистская механика
- •6.1. Экспериментальное обоснование специальной теории относительности. Принцип относительности и преобразования галилея. Постулаты специальной теории относительности (сто)
- •6.2. Преобразования лоренца
- •6.3. Парадоксы релятивистской кинематики: сокращение длины и замедление времени в движущихся системах отсчета
- •6.4. Одновременность событий в разных системах отсчета. Относительность одновременности
- •6.5. Интервал
- •6.7. Релятивистский импульс. Сохранение релятивистского импульса. Релятивистская энергия
- •6.8. Взаимосвязь массы и энергии в сто. Специальная теория относительности и атомная энергетика
6.8. Взаимосвязь массы и энергии в сто. Специальная теория относительности и атомная энергетика
С учетом релятивистской массы формулу для энергии можно записать в виде .
Из этого выражения следует, что энергия тела и его релятивистская масса всегда пропорциональны друг другу, и изменение энергии тела всегда сопровождается изменением его массы, и наоборот, всякое изменение массы влечет за собой изменение энергии тела, т.е.
.
Это утверждение заключает в себе закон взаимосвязи массы и энергии.
Пропорциональность релятивистской массы и энергии приводит к тому, что утверждение о сохранении суммарной релятивистской массы частиц представляет собой утверждение о сохранении полной энергии. В связи с этим не принято говорить о законе сохранения массы как об отдельном законе.
В противоположность релятивистской массе суммарная масса покоя системы взаимодействующих частиц не сохраняется.
Если в формуле (6.8) масса покоя равна нулю, то .
Это соотношение справедливо только в том случае, когда . Таким образом, частица с нулевой массой покоя всегда движется со скоростью света. Такой частицей, например, является фотон.
Зависимость энергии от скорости представлена на рисунке 6.11.
Экспериментальная проверка закона взаимосвязи массы и энергии оказалась возможной в ядерной физике. Это обусловлено тем, что ядерные процессы и процессы взаимного превращения элементарных частиц сопровождаются весьма большими изменениями энергии, сравнимыми с энергиями покоя самих частиц. На основе этого закона в ядерной энергетике ведутся расчеты энергетического выхода ядерных реакций, энергий распада частиц и т.д.