Opticii. TEORIA SPECIALĂ A RELATIVITĂȚII
Secțiunea 14 VITEZA DISTRIBUȚIEI LUMINII. BAZELE TEORIEI SPECIALE DE RELATIVITATE
14.8. Dinamica teoriei speciale a relativității
Am considerat doar relațiile spațiu-timp, cinematica teoriei relativității. Acum, să ne familiarizăm cu dinamica relativistă.
Gradul de interacțiune al unui corp cu altul este putere. Greutatea corporală este introdusă ca o caracteristică individuală, măsurată prin inerția corpului. O etapă importantă în dezvoltarea mecanicii a fost introducerea de concepte mai abstracte: impulsul (= m) și energia cinetică a corpului (E = m υ 2/2).
Impulsul și energia cinetică sunt două măsuri diferite de mișcare. Energia cinetică, ca o cantitate scalară, caracterizează mișcarea numai din aspect cantitativ, momentul ca o cantitate vectorică, de asemenea, arată direcția mișcării. Dinamica clasică se bazează pe a doua lege a lui Newton, care spune că schimbarea momentului este proporțională cu forța care acționează și are loc în direcția acțiunii forței:
În plus, conform experienței, tranziția de la cadru la cadru K K „se deplasează în raport cu K, cu o viteză constantă în direcția x (.. A se vedea figura 14.5), însoțită de o schimbare a componentelor de forță prin următoarele formule:
forță Nonconservation în timpul tranziției de la un sistem inerțial la altul, datorită faptului că lungimea segmentelor în direcția în mișcare și intervalele la care acestea depind de schimbare forță.
Albert Einstein a dovedit că a doua lege a lui Newton (14.20) transformările Lorentz-invariante, în cazul în care impulsul corpului în sistemul de referință inerțial definită după cum urmează:
unde m este masa corpului; - viteza corpului în cadrul selectat; c este viteza luminii în vid.
În consecință, în dinamica relativistă, ca și în Newtonian, impulsul unui punct material este proporțional cu masa lui m și coincide în direcția cu viteza acestui punct. Totuși, spre deosebire de dinamica Newtoniană, impulsul unui punct material este o funcție neliniară a vitezei sale.
Se presupune, în general, că masa m nu depinde de viteza punctului material și deci este invariantă în ceea ce privește alegerea cadrelor de referință. Dacă u «c, atunci expresia (14.22) este practic egală cu tine, adică coincide cu impulsul unui punct material în mecanica newtoniană. Impulsul. exprimată prin formula (14.22), este uneori numită impulsul relativist al unui punct material *.
Astfel, nu există o dependență proporțională între impulsul corpului și viteza în regiunea relativistă, dar există o relație mai complicată, care este exprimată prin formula (14.22).
A doua lege a lui Newton în formă relativistă are următoarea formă:
Este clar din (14.22) că toate forțele reale sunt finite, iar acțiunea lor asupra corpului este limitată în timp. Prin urmare, conform (14.23), ele nu pot oferi un impuls infinit de mare corpului. În consecință, viteza corpului față de orice cadru de referință inerțial nu poate fi egală cu viteza luminii într-un vid, dar mai puțin de acesta.
Această afirmație este valabilă pentru atomi, molecule, și toate particulele elementare cu excepția fotoni, neutrini si masa antineutrinii ** este zero, astfel încât viteza lor nu poate fi diferită de viteza luminii în vid.
Spre deosebire de mecanica newtoniană, există putere. care acționează asupra punctului material, nu este invariabil în ceea ce privește alegerea cadrului inerțial de referință. Regulile pentru transformarea componentelor de forță de la trecerea de la un cadru de referință inerțial la altul pot fi obținute din condiția de invarianță Lorentz a Eq. (14.23). La viteze mici (ν «c), ecuația (14.23) coincide practic cu ecuația de bază a dinamicii newtoniene (2.7). Cu toate acestea, pe măsură ce viteza unui punct material crește, impulsul său crește mai repede decât schimbările de viteză.
Până de curând, masa m a fost denumită de obicei masa de odihnă a unui punct material, dar masa relativistă a acestui punct. În consecință, sa crezut că masa unui punct material depinde de viteza sa.
** În prezent, se studiază cu atenție problema posibilității de a distinge valorile zero ale maselor neutrinice și ale antineutrinelor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: