Физические основы классической механики

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Апреля 2011 в 09:41, лекция

Описание работы

Физика является теоретической основой техники. Развитие физики послужило фундаментом для создания таких новых отраслей техники, как космическая техника, ядерная техника, квантовая электроника и др. В свою очередь, развитие технических наук способствует созданию совершенно новых методов физических исследований, обуславливающих прогресс физики и смежных наук.

Файлы: 1 файл

1-96_А4.doc

— 666.00 Кб (Скачать файл)
>  Для движущегося наблюдателя длина  отрезка кажется уменьшенной  в направлении движения раз, т.е. движущемуся наблюдателю шар кажется сплющенным эллипсоидом. 

6. Сложение скоростей  в теории относительности.  

  Пусть некоторая точка М движется относительно системы  вдоль оси со скоростью . Скорость её относительно неподвижной системы будет:

                      ,    (5.6)

Координата  этой точки определится из формул (5.3):

            , откуда ,   (5.7)

Аналогично  определяем :

                     ,    (5.8)

   Подставляя (5.7) и (5.8) в (5.6) и учитывая, что  , получаем:

                     ,    (5.9)

   Эта формула выражает релятивистский закон  сложения скоростей. Сравнивая (5.9) с (5.2), видно, что при малых скоростях теорема сложения скоростей Галилея остаётся верной. Из формулы (5.9) следует предельный характер скорости света. Действительно, если относительно послать световой импульс со скоростью , то относительно получим:

                 ,

т.е. в  системе  скорость светового импульса тоже равна . Найдем другие составляющие скорости и .

      Так как , то:

             , (5.10)

      Из  формулы (5.3) находим:

                     

      Подставляя  это в (5.10), получим:

                 (5.11) 
 
 

7. Изменение массы со скоростью 

      В классической механике основной закон  динамики имеет вид:

              или при 

Из этой формулы следует, что при действии постоянной силы скорость может возрастать неограниченно:

                     при  

    Этот  результат противоречит теории относительности. Поэтому, естественно, сделать предположений, что масса как мера инертности должна зависеть от скорости: , так что при , т.к. при этой скорость тела будет ограничена.

    Из  преобразований Лоренца вытекает, что масса, определяемая как , является переменной, зависящей от скорости. Эта зависимость дается выражением:

                   ,   (6.1)

где - масса покоя, т.е. в той С.О. где тело покоится, называют релятивистской массой.

   Эта формула имеет очень большое  значение и постоянно используется в атомной физика, где частицы двигаются со скоростями 1111 . Она была проверена экспериментально.

   Таким образом, в С.Т.О. основной закон динамики приобретает вид:

     (6.2) или   (6.3) 

8. Движение релятивистской частицы

    Найдем  закон движения релятивистской частицы, движущейся под действием постоянной силы , которая в начальный момент покоилась.

    Из  формулы (6.2) находим:

откуда , (6.4)

где при малых , и как и в классической механике; при , и

Путь, пройденный телом, будет равен  , вычисления дают:       (6.5)

при малых  используя формулу , получаем:

как в классической механике. 
 

9. Связь между массой и энергией 

      Энергия движущегося тела вызывается работой силы действующей на него, следовательно:

 или   (6.6)

      Из  формулы (6.1) получаем:

 и 

      Подставляя  эти выражения в (б.6), получаем:

, откуда 

      После интегрирования . Полагая , получим энергию покоя тела

       (6.7) и энергию движущегося  тела  (6.8)

      Из  формул (6.7) и (6.6) следует, что между массой и энергией существует неразрывная связь:

(6.9)

    Всякая  масса  связана с определенным количеством энергии .

    В состоянии  покоя с массой связана энергия покоя:

              

      С другой стороны, с энергией связана определенная масса:                    

              

      Изменение энергии влечет одновременно и изменение  массы наоборот:

              

    Фундаментальное соотношение (6.9) было впервые установлено  Эйнштейном. 

10. Кинетическая энергия. Энергия и импульс 

Кинетическая  энергия  равна разности и :

            (6.10)

При малых  скоростях ( ) и из формулы (6.10) .получаем:

           ,

т.е. получим  выражение для кинетической энергии  в классической механике.

  Исключив  ив выражений и , находим соотношение между импульсом и энергией:   

        , откуда    (6.10)

  Для частицы  с массой покоя  (фотон) имеем:

           

 

Информация о работе Физические основы классической механики