Без формул

Электронный учебник, в котором изложены основы физики для начинающих.

Видеоуроки

Архив образовательных и познава­тельных видео по физике и не только.

С формулами

Базовые понятия, законы и формулы из основных областей физики.

Основы специальной теории относительности

Специальная теория относительности (СТО) – физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Закономерности СТО проявляются при больших (сравнимых со скоростью света) скоростях. Законы классической механики в этом случае не работают. Причина этого заключается в том, что передача взаимодействий происходит не мгновенно, а с конечной скоростью (скоростью света).

Классическая механика является частным случаем СТО при небольших скоростях. Явления, описываемые СТО и противоречащие законам классической физики, называют релятивистскими. Согласно СТО одновременность событий, расстояния и промежутки времени являются относительными.

В любых инерциальных системах отсчета при одинаковых условиях все механические явления протекают одинаково (принцип относительности Галилея). В классической механике измерение времени и расстояний в двух системах отсчета и сравнение этих величин считаются очевидными. В СТО это не так.

События являются одновременными, если они происходят при одинаковых показаниях синхронизированных часов. Два события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не являются одновременными в другой инерциальной системе отсчета.

Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна

В 1905 г. Эйнштейн создал специальную теорию относительности (СТО). В основе его теории относительности лежат два постулата:

  • Любые физические явления во всех инерциальных системах отсчета при одинаковых условиях протекают одинаково (принцип относительности Эйнштейна).
  • Скорость света в вакууме во всех инерциальных системах отсчета одинакова и не зависит от скорости источника и приемника света (принцип постоянства скорости света).

Первый постулат распространяет принцип относительности на все явления, включая электромагнитные. Проблема применимости принципа относительности возникла с открытием электромагнитных волн и электромагнитной природы света. Постоянство скорости света приводит к несоответствию с законом сложения скоростей классической механики. По мысли Эйнштейна, изменения характера взаимодействия при смене системы отсчета не должно происходить. Первый постулат Эйнштейна непосредственно вытекает из опыта Майкельсона–Морли, доказавшего отсутствие в природе абсолютной системы отсчета. В этом опыте измерялась скорость света в зависимости от скорости движения приемника света. Из результатов этого опыта следует и второй постулат Эйнштейна о постоянстве скорости света в вакууме, который вступает в противоречие с первым постулатом, если распространить на электромагнитные явления не только сам принцип относительности Галилея, но и правило сложения скоростей. Следовательно, преобразования Галилея для координат и времени, а также его правило сложения скоростей к электромагнитным явлениям неприменимы.

Следствия из постулатов СТО

Если проводить сравнение расстояний и показаний часов в разных системах отсчета с помощью световых сигналов, то можно показать, что расстояние между двумя точками и длительность интервала времени между двумя событиями зависят от выбора системы отсчета.

Относительность расстояний:

где ​\( I_0 \)​ – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело покоится, ​\( l \)​ – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело движется, ​\( v \)​ – скорость тела.

Это означает, что линейный размер движущегося относительно инерциальной системы отсчета уменьшается в направлении движения.

Относительность промежутков времени:

где ​\( \tau_0 \)​ – промежуток времени между двумя событиями, происходящими в одной точке инерциальной системы отсчета, ​\( \tau \)​ – промежуток времени между этими же событиями в движущейся со скоростью ​\( v \)​ системе отсчета.

Это означает, что часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее неподвижных часов и показывают меньший промежуток времени между событиями (замедление времени).

Закон сложения скоростей в СТО записывается так:

где ​\( v \)​ – скорость тела относительно неподвижной системы отсчета, ​\( v’ \)​ – скорость тела относительно подвижной системы отсчета, ​\( u \)​ – скорость подвижной системы отсчета относительно неподвижной, ​\( c \)​ – скорость света.

При скоростях движения, много меньших скорости света, релятивистский закон сложения скоростей переходит в классический, а длина тела и интервал времени становятся одинаковыми в неподвижной и движущейся системах отсчета (принцип соответствия).

Для описания процессов в микромире классический закон сложения неприменим, а релятивистский закон сложения скоростей работает.

Полная энергия

Полная энергия ​\( E \)​ тела в состоянии движения называется релятивистской энергией тела:

Полная энергия, масса и импульс тела связаны друг с другом – они не могут меняться независимо.

Закон пропорциональности массы и энергии – один из самых важных выводов СТО. Масса и энергия являются различными свойствами материи. Масса тела характеризует его инертность, а также способность тела вступать в гравитационное взаимодействие с другими телами.

Важно!
Важнейшим свойством энергии является ее способность превращаться из одной формы в другую в эквивалентных количествах при различных физических процессах – в этом заключается содержание закона сохранения энергии. Пропорциональность массы и энергии является выражением внутренней сущности материи.

Энергия покоя

Наименьшей энергией ​\( E_0 \)​ тело обладает в системе отсчета, относительно которой оно покоится. Эта энергия называется энергией покоя:

Энергия покоя является внутренней энергией тела.

В СТО масса системы взаимодействующих тел не равна сумме масс тел, входящих в систему. Разность суммы масс свободных тел и массы системы взаимодействующих тел называется дефектом масс – ​\( \Delta m \)​. Дефект масс положителен, если тела притягиваются друг к другу. Изменение собственной энергии системы, т. е. при любых взаимодействиях этих тел внутри нее, равно произведению дефекта масс на квадрат скорости света в вакууме:

Экспериментальное подтверждение связи массы с энергией было получено при сравнении энергии, высвобождающейся при радиоактивном распаде, с разностью масс исходного ядра и конечных продуктов.

Это утверждение имеет разнообразные практические применения, включая использование ядерной энергии. Если масса частицы или системы частиц уменьшилась на \( \Delta m \), то при этом должна выделиться энергия ​\( \Delta E=\Delta m\cdot c^2 \)​.

Кинетическая энергия тела (частицы) равна:

Важно!
В классической механике энергия покоя равна нулю.

Релятивистский импульс

Релятивистским импульсом тела называется физическая величина, равная:

где ​\( E \)​ – релятивистская энергия тела.

Для тела массой ​\( m \)​ можно использовать формулу:

В экспериментах по исследованию взаимодействий элементарных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, подтвердилось предсказание теории относительности о сохранении релятивистского импульса при любых взаимодействиях.

Важно!
Закон сохранения релятивистского импульса является фундаментальным законом природы.

Классический закон сохранения импульса является частным случаем универсального закона сохранения релятивистского импульса.

Полная энергия ​\( E \)​ релятивистской частицы, энергия покоя ​\( E_0 \)​ и импульс ​\( p \)​ связаны соотношением:

Из него следует, что для частиц с массой покоя, равной нулю, ​\( E_0 \)​ = 0 и ​\( E=pc \)​.

Основные формулы раздела «Основы специальной теории относительности»

Основы специальной теории относительности
3 (59.79%) 389 votes

Добавить комментарий

avatar
480
trackback
essay writing service toronto

essay writing service toronto

Основы специальной теории относительности – FIZI4KA

trackback
help writing college essay

help writing college essay

Основы специальной теории относительности – FIZI4KA

trackback
buy tadalafil cheap

buy tadalafil cheap

Основы специальной теории относительности – FIZI4KA

Юмагулов Артур
Юмагулов Артур

Калугин, Силантьев, Асланян пишут комменты

Pwpskkqk
Pwpskkqk

.

Сергей Калугин
Сергей Калугин

Это не я писал честно

Калугин Сергей
Калугин Сергей

Хуй я удалю комменты

Бегинин Сааелий
Бегинин Сааелий

В лицее учителя лучше объясняют!
А тут параша какая-то несуственная

Амир Аксенов
Амир Аксенов

#этогонетувегэ

Амир Аксенов
Амир Аксенов

Я люблю Гнатюк и мне похуй на физику

Амир Аксенов
Амир Аксенов

.

Владислав Силан
Владислав Силан

Я люблю Юлю, и мне похуй на физику

Амир Аксенов
Амир Аксенов

После прочитанного мной материала, я понял, что нет ничего стабильного и однозначного в этом черством мире..даже в науке есть неопределенность и относительные представления о вещах😩 Душно

Александр Осипо
Александр Осипо

рот офф геи тупые

Чучакин Констан
Чучакин Констан

Материал для пидорасов

Власов Никита
Власов Никита

мне не понравилось,нихуя не понятно

Юмагулов Артур
Юмагулов Артур

Хотите заработать денег? Абсолютно белая схема, заинтересованы? писать сюда

Калугин Сергей
Калугин Сергей

Материал говно

Сергей Муратов
Сергей Муратов

Не нравится мне подача материала

Ииииииии
Ииииииии

Ну и залупа коня

Дылк
Дылк

А в законе сложения скоростей не плюс в знаменателе?

ZeRuTwO
ZeRuTwO
11sd 💗В Вас запустили магической пиздой!💖 🌸 🌸🌸 🌸💗🌸 🌸💗💗🌸 🌸💗✨💗🌸 🌸💗✨✨💗🌸 🌸 💗✨✨💗 🌸 🌸💗✨✨💗🌸 🌸💗✨💗🌸 🌸💗💗🌸 🌸💗🌸 🌸🌸 🌸 Отправь друзьям, чтобы в 2023 год прошел пиздато
ZeRuTwO
ZeRuTwO

Латом

Лапшин чмо
Лапшин чмо

Лапша лох играть в метро не умеет

Guts
Guts

Хуйло ебаное ты только за спиной пиздеть можешь?

Guts
Guts

Тархун чмо

Лапшин чмо
Лапшин чмо

11 cd ❤️❤️❤️

ZeRuTwO
ZeRuTwO

Потеха чмо

Лапшин чмо
Лапшин чмо

Речнуха

Нагибатор228337
Нагибатор228337

ㅤㅤㅤ

Дмитрий
Дмитрий

wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjpofejpoejposjsdjfmlerjtoiedlrkf.,rdlfgk,.wfepojojfoepjpojfepofewjp

Анатолий
Анатолий

z lfey

124356нека
124356нека

фывфывфывфывфывфывфывфывфывфывфыв

НИК
НИК

Ужастно не нравится слово «превращаться» в материалах научного толка. Всё таки корректнее использовать «преобразовываться».

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить