4.2. Элементы теории относительности.
Современная физика подразделяется на :
Классическую механику (изучает движение макротел и микро тел с малыми скоростями υ >> с).
Релятивистскую механику (изучает движение макротел с большими скоростями υ ≤ с).
Квантовую механику (изучает движение микротел с большими скоростями υ ≤ с).
Специальная теория относительности (СТО) – это учение о пространстве и времени, которое основывается на двух постулатах:
Первый постулат - принцип относительности: все физические явления протекают одинаково в любых инерциальных системах отсчета.
Второй постулат – принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от направления его распространения и от движения источника.
Относительность одновременности.
В СТО одновременность двух событий, происходящих в различных точках пространства, относительна: события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не одновременны в других инерциальных системах, движущихся относительно первой.
Относительность длин (расстояний)
Z
(К)
0
y
x
Вывод: Линейный размер тела, движущегося относительно инерциальной системы отсчета, уменьшается.
Относительность промежутков времени
Вывод: время в движущихся системах замедляется.
Релятивистский закон сложения скоростей
Z (К) ZI KI
0 0I y, yI
x xI
Следствия:
Если
- пренебрегаем, то
(преобразования Галилея)
Если
Если:
Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией
Зависимость массы тела от скорости. Второй закон Ньютона в релятивистском виде.
Второй закон Ньютона в классической динамике имеет вид:
импульс
тела.
Зависимость
массы тела от скорости:
где
где m0 _– масса тела в системе КI,
m – масса тела относительно системы K.
Вывод: при увеличении скорости тела его масса растет
Основной закон динамики в релятивистском виде имеет вид:
,
где
Связь между массой и энергией
Полная
энергия тела:
,
где
-
- скорость света в вакууме.
Энергия
покоя тела:
Вывод: Любое тело, уже благодаря факту своего существования, обладает энергией, которая пропорциональна массе покоя.