Конспекты записать в тетрадь
Тема: Специальная теория относительности
В 1905 г. Эйнштейн разработал новую физическую теорию – специальную теорию относительности (СТО).
n Эта теория описывает движение тел и элементарных частиц со скоростями близких к скорости света.
В основе СТО лежат два постулата:
n 1.Принцип относительности Эйнштейна: все процессы природы протекают одинаково во всех ИСО.
n 2.Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО. Она не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приёмника светового сигнала.
Следствия, вытекающие из постулатов СТО:
1.Релятивистский закон сложения скоростей.
Релятивистскими называются эффекты, наблюдаемые при скоростях движения близких к скорости света.
В классической механике модуль результирующей скорости тела относительно неподвижной системы отсчёта ХОY определяется формулой:
V = V1 + V2
V1 – скорость тела относительно подвижной системы отсчёта
V2 – скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной
В СТО закон сложения скоростей выражается формулой:
При скоростях движения значительно меньших скорости света, релятивистский закон сложения скоростей переходит в классический закон сложения скоростей.
Относительность расстояний.
Эффект сокращения линейных размеров тел наблюдается только в тех СО, которые движутся относительно друг друга со скоростями близкими к скорости света в вакууме.
Сокращение размеров тел наблюдается по направлению их движения.
Линейные размеры тел определяются по формуле:
ℓ0 – собственная длина тела (длина тела, неподвижного в данной системе отсчёта)
Относительность промежутков времени.
Эффект замедления времени наблюдается только в тех СО, которые движутся относительно друг друга со скоростями близкими к скорости света в вакууме.
t0 – собственное время (время, измеряемое по часам, которые неподвижны в данной системе отсчёта)
Длительность явления, происходящего в некоторой точке пространства, будет наименьшей в той ИСО, относительно которой эта точка неподвижна.
Тема: Закон взаимосвязи массы и энергии
Релятивистская динамика – это динамика, основанная на постулатах СТО.
При скоростях близких к скорости света масса тела не остаётся постоянной, а начинает расти.
Масса тела, неподвижного в данной системе отсчёта, называется массой покоя или собственной массой тела (m0).
Из графика видно, что возрастание массы тем больше, чем ближе скорость движения тела к скорости света.
При u ® с масса тела начинает резко возрастать, поэтому ускорение стремится к нулю и скорость практически перестает возрастать, как бы долго ни действовала сила.
Релятивистский импульс тела будет равен:
Уравнения релятивистской динамики используются для конструирования ускорителей элементарных частиц и для расчёта траекторий быстродвижущихся заряженных частиц.
Мощные ускорители для электронов способны разгонять эти частицы до скоростей, которые меньше скорости света на 35 – 50 м/с. При этом масса электрона возрастает примерно в 2000 раз.
Закон взаимосвязи массы и энергии: энергия тела или системы тел равна массе, умноженной на квадрат скорости света.
Формула Эйнштейна:
1 эВ = 1,6 • 10-19 Дж
Если изменяется энергия системы, то изменяется и её масса. Заметные изменения массы возможны только при очень больших изменениях энергии.
Тело обладает энергией и при скорости, равной нулю. Эту энергию называют энергией покоя(Е0).
Е0 = m0 • с2
Теория относительности Эйнштейна является завершением классической физики.
Истинность СТО подтверждается многочисленными экспериментами, а также тем, что при малых скоростях движения её законы автоматически переходят в законы классической механики.