21. Релятивисткое выражение для импульса. Уравнение движения релятивисткой частицы

Принцип относительности Эйнштейна утверждает инвариантность всех законов природы по отношению к переходу от одной инерциальной системе отсчета к другой. Это значит, что все уравнения, описывающие законы природы, должны быть инвариантны относительно преобразований Лоренца. К моменту создания СТО теория, удовлетворяющая этому условию, уже существовала – это электродинамика Максвелла. Однако уравнения классической механики Ньютона оказались неинвариантными относительно преобразований Лоренца, и поэтому СТО потребовала пересмотра и уточнения законов механики. В основу такого пересмотра Эйнштейн положил требования выполнимости закона сохранения импульса и закона сохранения энергии в замкнутых системах. Для того, чтобы закон сохранения импульса выполнялся во всех инерциальных системах отсчета, оказалось необходимым изменить определение импульса тела. Вместо классического импульсаp=mv в СТО релятивистский импульс p тела с массой m, движущегося со скоростью v записывается в виде

22. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Энергия покоя. Выражение полной энергии через импульс. Взаимосвязь массы и энергии покоя.

Энергия покоя , илимассовая энергия покоя частицы— её энергия, когда она находится в состоянии покоя относительно даннойинерционной системы отсчёта; может немедленно перейти впотенциальную (пассивную)и вкинетическую (активную) энергию, что определяется математической формулойэквивалентности массы и энергии следующим образом: , где—масса покоячастицы и—скорость света в вакууме. Если перейти в систему отсчёта, где тело покоится, то— масса определяется энергией покоя. Следует однако отметить, что частицы с нулевой инвариантной массой (фотон,гравитон…) двигаются в вакууме соскоростью света(c ≈ 300000 км/сек) и поэтому не обладают системой отсчёта, в которой бы покоились. При скоростях, близких к скорости света, кинетическая энергия материальной точкигдеm₀ — массапокоящейся точки,c — скорость света в вакууме (m₀c² — энергия покоящейся точки). Полная энергия и импульс частицы определяются соотношениями E = mc², p = mv = vE/c².Полная энергия и импульс частицы зависят от системы отсчетаю. Масса не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Она является лоренцевым инвариантом. Полная энергия импульс и масса связаны соотношением E² - p²c² = m²c⁴,

23. Статистические и термодинамические методы исследования свойств веществ.

Статистическая физика или как ее часто называют статистическая термодинамика является важнейшей частью теоретической физики. Она состоит из двух разделов – термодинамики и статистической механики. В обоих разделах изучаются физические процессы, происходящие в макроскопических телах, т.е. телах, содержащих огромное число атомов, молекул, электронов, ионов или других микроскопических частиц. Соответственно существует два метода изучения макроскопических систем – термодинамический и статистический.

Термодинамический метод не опирается на какие-либо модельные представления о микроскопической структуре вещества. Он устанавливает связи между непосредственно наблюдаемыми физическими величинами, характеризующими состояние системы, такими как давление P, объем V, температура t, концентрация раствора x и т.п. Этот метод является феноменологическим, т.е. описательным. Микроскопические физические величины, как, например, размеры атомов и молекул, их массы и количества в термодинамике не рассматриваются. Это обстоятельство делает ее довольно трудной для усвоения студентами и использования для решения конкретных физических задач. В то же время термодинамический метод обладает большой логической простотой и позволяет с общих позиций разобраться в физической сути целого ряда задач, не требуя сведений о микроскопической структуре вещества. В этом состоит неоценимое преимущество феноменологического подхода.

Статистический метод обладает меньшей общностью, чем термодинамический. Выводы статистической механики справедливы лишь в той степени, в какой справедливы сделанные предположения о поведении микроскопических частиц. Преимущество статистического метода заключается в том, что он позволяет решать задачи, в принципе неразрешимые в рамках термодинамики. Так, статистический метод позволяет находить уравнение состояния и теплоемкость конкретных макроскопических систем. Он дает строгое обоснование законов классической термодинамики и в то же время устанавливает границы их применимости. Он предсказывает существование флуктуаций и позволяет определить их величину.