Химия

Елементи спеціальної теорії відносності.


Завантажити реферат: Елементи спеціальної теорії відносності

У своїй роботі «До електродинаміки рухомих тіл», опублікованій в 1905 р., Ейнштейн сформулював більш точну теорію механіки тіл, що швидко рухаються — спеціальну теорію відносності.(1)

Спеціальна теорія відносності (СТО) застосовна для тіл, що рухаються зі швидкістю, що близька до швидкості світла у вакуумі (v~с). Основні наслідки цієї теорії такі.

Маса частки залежить від швидкості її руху:

Елементи спеціальної теорії відносності.

m0 – маса спокою частинки.

Поздовжня довжина тіл скорочується, згідно з формулою:

Елементи спеціальної теорії відносності.

l0 — власна довжина тіла за V = 0.

Годинник, що рухається, йде повільніше:

Елементи спеціальної теорії відносності.

Δt0 — власний час, виміряний за нерухомим щодо спостерігача годинником.

Кінетична енергія релятивістської частки:

Елементи спеціальної теорії відносності.

де
Елементи спеціальної теорії відносності.— Повна енергія частинки,
Елементи спеціальної теорії відносності.— Енергія спокою.

Закон взаємозв’язку маси частки з її повною енергією записується як

Елементи спеціальної теорії відносності.(2)

Вихідними для побудови теорії відносності є два закони природи, що отримали підтвердження в різних явищах руху. Ці закони були сформульовані Ейнштейном у такому вигляді:

«Закони, за якими змінюються стани фізичних систем, не залежать від того, до якої з двох координатних систем, що є відносно один одного в рівномірному поступальному русі, ці зміни стану належать».

«Кожен промінь світла рухається в «покоюється» системі координат з певною швидкістю, незалежно від того, випромінюється цей промінь світла тілом, що покоїться або рухається».

Перший закон поширює закон еквівалентності інерційних систем (закон відносності класичної механіки Галілея – Ньютон) на широкий клас фізичних явищ. Другий закон встановлює сталість швидкості світла незалежно від швидкості руху джерела світла.(1)

Другий закон видається найпарадоксальнішим. Справді, щодо руху тіл зі швидкостями, малими проти зі швидкістю світла, ми переконуємося і теоретично, і експериментально, що швидкість тіла щодо нерухомої системи координат залежить від руху «платформи», з якою кидання тіла виробляється. Так м’яч, кинутий у напрямку руху поїзда, матиме по відношенню до Землі більшу швидкість, ніж м’яч, кинутий із нерухомого поїзда. Для випадку прямолінійного руху результуюча швидкість дорівнюватиме алгебраїчної сумі доданків швидкостей. При русі платформи і тіла в один бік результуюча швидкість дорівнюватиме арифметичній сумі швидкостей і підраховуватиметься за формулою:

Елементи спеціальної теорії відносності. рез. =
Елементи спеціальної теорії відносності.,

де v рез. Є результуюча швидкість тіла по відношенню до Землі,
Елементи спеціальної теорії відносності. — Швидкість платформи,
Елементи спеціальної теорії відносності. — Швидкість тіла по відношенню до платформи.

З цього рівняння випливає, що результуюча швидкість завжди менша за швидкість світла. Навіть у граничному випадку, коли
Елементи спеціальної теорії відносності. = с,
Елементи спеціальної теорії відносності.= с,

Істотних змін зазнають і інші поняття механіки. Маса тіла у завданнях спеціальної теорії відносності залежить від швидкості руху тіла:

Елементи спеціальної теорії відносності.

У цій формулі
Елементи спеціальної теорії відносності. — маса тіла при v = 0 (маса «спокою»), m — маса тіла, що рухається зі швидкістю v, і маса тіла необмежено зростає, якщо його швидкість наближається до швидкості світла.

Час теоретично відносності перестав бути універсальним; для спостерігача, що рухається, час тече повільніше, ніж для нерухомого. Зв’язок часів, що показуються годинами, що покоїться і рухаються, визначається формулою:

де
Елементи спеціальної теорії відносності. — час, що відраховується нерухомим годинником, а t — час, що показується годинником, що рухається зі швидкістю v відносно нерухомої системи. Для звичайних завдань механіки величина дуже мала порівняно з одиницею, і механіка Ньютона дає дуже точні результати.

При швидкостях, близьких до швидкості світла, уточнення, що даються теорією відносності, набувають принципового характеру і в даний час, наприклад, конструювання прискорювачів, визначення часу життя елементарних частинок і експериментальне визначення маси тіл, що швидко рухаються, не можуть бути зроблені без урахування результатів, що випливають із спеціальної теорії відносності.(3)

Література:

1. Дитяча енциклопедія том 3

2. А.І.Маркушевич, А.М.Кузнєцова, І.В.Петрянов<Речовина та енергія>.

3. Сополов Є.Ф. <КСЄ>.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *