30. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Кинематические эффект специальной теории относительности: эффект сокращения длины. Эффект замедления времени.

В основе специальной теории относительности лежат два принципа или постулата, сформулированные Эйнштейном в 1905 г.

1. Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. Этот обобщенный принцип называют принципом относительности Эйнштейна.

2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую.

Относительность промежутков времени (замедление времени)

.

Относительность длин (расстояний)

, где ℓ_о—собственная длина стержня; ℓ—длина этого стержня в системе отсчета K₁ относительно которой стержень движется со скоростью v. 

Преобразования координат, удовлетворяющие постулатам специальной теории относительности, называются преобразованиями Лоренца. Если ИСО K' движется относительно ИСО K с постоянной скоростью вдоль оси , а начала координат совпадают в начальный момент времени в обеих системах, то преобразования Лоренца (прямые) имеют вид:

31. О применимости второго закона Ньютона в релятивистском случае. Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики.

Основной закон релятивистской динамики. Краткие выводы

• Специальная теория относительности – это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену классическим представлениям. В основе СТО лежит положение, согласно которому никакая энергия, никакой сигнал не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. При этом скорость света в вакууме постоянна и не зависит от направления распространения. Это положение принято формулировать в виде двух постулатов Эйнштейна – принципа относительности и принципа постоянства скорости света.

• Область применения законов классической механики ограничена скоростью движения материального объекта: если скорость тела соизмерима со скоростью света, то необходимо использовать релятивистские формулы. Таким образом, скорость света в вакууме является критерием, определяющим границу применимости классических законов, т.к. она является максимальной скоростью передачи сигналов.

• Зависимость массы движущегося тела от скорости движения определяется соотношением

• Релятивистский импульс тела и соответственно уравнение динамики его движения

• Изменение скорости в релятивистской механике влечет за собой изменение массы, а, следовательно, и полной энергии:

• В СТО выполняется закон сохранения релятивистской массы и энергии: изменение полной энергии тела сопровождается эквивалентным изменением ее массы:

Физический смысл этого соотношения заключается в следующем: существует принципиальная возможность перехода материальных объектов, имеющих массу покоя, в электромагнитное излучение, не имеющее массы покоя; при этом выполняется закон сохранения энергии. Это соотношение является важнейшим для ядерной физики и физики элементарных частиц.