Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Демков В.П. -> "Физика. Теория. Методика. Задачи" -> 258

Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.

Демков В.П., Третьякова О.Н. Физика. Теория. Методика. Задачи — М.: Высшая школа, 2001. — 669 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikateoriyametodikazadachi2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 252 253 254 255 256 257 < 258 > 259 260 261 262 263 264 .. 290 >> Следующая

наблюдает, как распространяется свет в определенном направлении (их, =
с). Тогда для человека, находящегося в любой другой инерциальной системе
отсчета, свет в том же направлении будет распространяться со скоростью
c + Uo c + Uq
и -------- с------= С)
1 + о0 с/е С + и0
т.е., с точки зрения стороннего наблюдателя, скорость света не изменится,
она по-прежнему будет равна с, даже если сам наблюдатель также будет
двигаться со скоростью света!
Релятивистская динамика Теория относительности Эйнштейна предполагает,
что не только уравнения Максвелла, но и все физические законы не должны
меняться от преобразований Лоренца. Иными словами, уравнения динамики
следует изменить так, чтобы при переходе от одной инерциальной системы
отсчета к другой согласно преобразованиям (16.4) - (16.7) они оставались
такими же, причем при малых скоростях они должны переходить в законы
классической механики (механики Ньютона). Как оказалось, единственное,
что нужно сделать для этого, - это определить импульс тела как
тп\5
(,6,2)
где тй - масса тела, измеренная в системе отсчета, относительно которой
тело покоится; иногда ее называют массой покоя, и она совпадает с массой
тела в механике Ньютона. Величину
тп
т= г^°у т (16.13)
N 1 - и /сг
принято называть релятивистской массой тела.
Используя определение (16.12) импульса тела, уравнение, выражающее второй
закон Ньютона, в формулировке Эйнштейна записывают в виде v ->
Лт?- ш sUirJ//1**' (Ш4)
591
и называют основным уравнением релятивистской динамики тела. Очевидно,
что при малых скоростях величина релятивистского импульса
(16.12) тела совпадает со значением импульса в классической механике и
уравнения (16.14) превращаются в хорошо известный второй закон Ньютона.
В механике Ньютона, если на тело долгое время действует постоянная сила,
то скорость тела будет непрерывно возрастать и может превысить даже
скорость света. В релятивистской механике беспрерывно растет не скорость
тела, а его импульс, и этот рост сказывается не на скорости, а на
релятивистской массе тела. Со временем изменение скорости становится все
меньше, а импульс продолжает расти: у тела появляется громадная инерция.
Например, чтобы отклонить электроны в ускорителе заряженных частиц,
необходимо магнитное поле в тысячи раз более сильное, чем это следует из
законов Ньютона. Это означает, что инертность электронов возросла в
тысячи раз.
Связь массы и импульса тела с энергией Если на тело на определенном пути
будет действовать постоянная сила, которая совершает над ним
положительную работу, то скорость тела будет возрастать. С другой
стороны, с увеличением скорости тела, согласно (16.13), происходит также
увеличение его массы, т.е. производимая над телом работа приводит к
увеличению не только его скорости, но и массы. Из ньютоновской механики
известно, что работа, производимая над телом, увеличивает его энергию.
Это приводит к мысли, что масса есть форма энергии.
Чтобы найти математическую связь между массой и энергией, Эйнштейн
предположил, что закон сохранения энергии остается справедливым и в
специальной теории относительности, и показал, что кинетическая энергия
тела может быть вычислена по формуле
Т=т с2 - т0с2, (16.15)
где т - масса тела, движущегося со скоростью и, определяемая формулой
(16.13); тй- масса покоя тела. Можно показать, что при и "с формула
(16.15) превращается в известное из механики выражение Г= '/!> mQ\j2.
Исходя из представления о массе как о форме энергии, Эйнштейн назвал
второе слагаемое в (16.15) энергией покоя:
Е0 = т0 с2. (16.16)
Преобразовав формулу (16.15) с учетом (16.16)
т с2 = Т+ Ей (16.17)
и назвав величину
Е=Т+Е0 (16.18)
полной энергией тела, мы приходим к знаменитой формуле Эйнштейна
Е = т с2. (16.19)
Эта формула устанавливает математическую связь между понятиями
массы и энергии. Чтобы идея о существовании подобной связи имела
592
смысл с практической точки зрения, т.е. чтобы масса представляла собой
одну из форм энергии, она должна быть способна превращаться в другие
формы энергии. Предсказание Эйнштейна о возможных превращениях массы было
много раз подтверждено на практике и лежит в основе многих процессов.
Взаимное превращение массы и энергии проще всего обнаруживается в ядерной
физике (см. §19) и физике элементарных частиц. Например, на опыте
наблюдался распад нейтрального пиона (так называемый 71°-мезон) с массой
покоя 2,4-10'28 кг на два фотона (см. §17), т.е. превращение частицы
целиком в электромагнитное излучение, когда п°-мезон полностью исчезает.
Количество образующейся в результате распада энергии, как показали
измерения, в точности соответствует формуле
(16.13). В лабораторных условиях наблюдался и обратный процесс
превращения электромагнитного излучения в такие материальные частицы,
как, например, электроны.
Используя выражения (16.12) для импульса и (16.19) для полной энергии
тела, можно получить связь между этими величинами:
Е2 -ml с4 =р2с2, или ? = с Vр2 + т\ с2. (16.20)
Предыдущая << 1 .. 252 253 254 255 256 257 < 258 > 259 260 261 262 263 264 .. 290 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed