Список использованной и рекомендуемой литературы 6 страница

В релятивистской динамике значение кинетической энергии Е_к определяется как разность энергий движущегося Е и покоящегося Е ₀ тела:

(5.15)

При уравнение (5.15) переходит в классическое выражение

Из формул (5.13) и (5.11) найдем релятивистское соотношение между полной энергией и импульсом тела:

(5.16)

Закон взаимосвязи массы и энергии полностью подтвержден экспериментами по выделению энергии при протекании ядерных реакций. Он широко используется для расчета энергического эффекта при ядерных реакциях и превращениях элементарных частиц.

Краткие выводы

· Специальная теория относительности – это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену классическим представлениям. В основе СТО лежит положение, согласно которому никакая энергия, никакой сигнал не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. При этом скорость света в вакууме постоянна и не зависит от направления распространения. Это положение принято формулировать в виде двух постулатов Эйнштейна – принципа относительности и принципа постоянства скорости света.

· Область применения законов классической механики ограничена скоростью движения материального объекта: если скорость тела соизмерима со скоростью света, то необходимо использовать релятивистские формулы. Таким образом, скорость света в вакууме является критерием, определяющим границу применимости классических законов, т.к. она является максимальной скоростью передачи сигналов.

· Зависимость массы движущегося тела от скорости движения определяется соотношением

· Релятивистский импульс тела и соответственно уравнение динамики его движения

· Изменение скорости в релятивистской механике влечет за собой изменение массы, а, следовательно, и полной энергии:

· В СТО выполняется закон сохранения релятивистской массы и энергии: изменение полной энергии тела сопровождается эквивалентным изменением ее массы:

Физический смысл этого соотношения заключается в следующем: существует принципиальная возможность перехода материальных объектов, имеющих массу покоя, в электромагнитное излучение, не имеющее массы покоя; при этом выполняется закон сохранения энергии. Это соотношение является важнейшим для ядерной физики и физики элементарных частиц.

Вопросы для самоконтроля и повторения

1. В чем заключается физическая сущность механического принципа относительности? Чем отличается принцип относительности Галилея от принципа относительности Эйнштейна?

2. Каковы причины создания специальной теории относительности?

3. Сформулируйте постулаты специальной теории относительности.

4. Запишите преобразования Лоренца. При каких условиях они переходят в преобразования Галилея?

5. В чем заключается релятивистский закон сложения скоростей?

6. Как в релятивистской механике масса движущегося тела зависит от скорости?

7. Запишите основное уравнение релятивистской динамики. Чем оно отличается от основного закона ньютоновской механики?

8. В чем заключается закон сохранения релятивистского импульса?

9. Как выражается кинетическая энергия в релятивистской механике?

10. Сформулируйте закон взаимосвязи массы и энергии. В чем его физическая сущность?

Примеры решения задач

Задача 1. Ионизированный атом, вылетев из ускорителя со скоростью 0,8 с, испустил фотон в направлении своего движения. Определить скорость фотона относительно ускорителя.

Дано:

Найти:

По релятивистскому закону сложения скоростей

где - скорость фотона. С учетом того, что , получим:

Ответ: скорость фотона в собственной системе координат и относительно ускорителя одинакова и равна скорости света.

Задача 2. Протон движется со скоростью 0,75 с. Определить его релятивистский импульс и кинетическую энергию.

Дано: кг; v =0,7 c; с =3· 10⁸ м/с.

Найти: р, E_k.

Релятивистский импульс протона вычислим по формуле

Кинетическая энергия частицы

где Е – полная энергия движущегося протона; Е ₀ – энергия покоя.

Ответ: р = 5,68·10^-19 Н·с; E_k = 7,69·10^-11 Дж.

Задачи для самостоятельного решения

1. С какой скоростью должен двигаться стержень, чтобы размеры его в направлении движения сократились в три раза?

2. Частица движется со скоростью v =8 c. Определить отношение полной энергии релятивистской частицы к ее энергии покоя.

3. Определить скорость, при которой релятивистский импульс частицы превышает ее ньютоновский импульс в три раза.

4. Определить релятивистский импульс электрона, кинетическая энергия которого E_k = 1 ГэВ.

5. На сколько процентов увеличится масса электрона после прохождения им в ускоряющем электрическом поле разности потенциалов 1,5 МВ?

Приложение

Некоторые знаменательные события в истории развития механики

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. – М.: Наука, 1989.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1989. – 608 с.

3. Курс физики: Учеб. для вузов: В 2 т. Т.1 / Под ред. В.Н. Лозовского. – СПб.: Издательство «Лань», 2001. – 576 с.

4. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики: Учеб. для вузов. – М.: Дрофа, 2002. – 720 с.

5. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 478 с.

6. Трофимова Т.И. Краткий курс физики: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2004. – 352 с.

7. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1999. – 591 с.

8. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1984. – 944 с.

9. Енохович А.С. Справочник по физике и технике: Учеб. пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1989. – 224 с.

10. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики: Учеб. пособие для втузов. – М.: Наука, 1973. – 464 с.

11. Дмитриева В.Ф. Физика: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. Образования. – М.: Издат. центр «Академия», 2003. – 464 с.

12. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1981. – 496 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ 11

1.1. Предмет механики. Основные понятия и определения. 11

1.2. Кинематическое описание поступательного движения.

Скорость. Ускорение. 13

1.3. Кинематика вращательного движения твердого тела. 19

Краткие выводы 21

Вопросы для самоконтроля и повторения 24

Примеры решения задач. 24

Задачи для самостоятельного решения. 25

ГЛАВА 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

И ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА 27

2.1. Первый закон Ньютона. 27

2.2. Второй закон Ньютона. 29

2.3. Третий закон Ньютона. 31

2.4. Закон сохранения импульса. 33

2.5. Уравнение движения тела переменной массы. 35

Краткие выводы 37

Вопросы для самоконтроля и повторения 38

Примеры решения задач. 39

Задачи для самостоятельного решения. 40

ГЛАВА 3. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 41

3.1. Энергия, работа, мощность. 41

3.2. Виды механической энергии. 45

3.3. Закон сохранения энергии в механике. 48

Краткие выводы 55

Вопросы для самоконтроля и повторения 57

Примеры решения задач. 57

Задачи для самостоятельного решения. 59

ГЛАВА 4. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

ТВЕРДОГО ТЕЛА 60

4.1. Характеристики динамики вращательного движения. 60

4.2. Уравнение динамики вращательного движения

твердого тела. 62

4.3. Кинетическая энергия и работа при вращении тела. 64

4.4. Закон сохранения момента импульса. 65

Краткие выводы 68

Вопросы для самоконтроля и повторения 69

Примеры решения задач. 70

Задачи для самостоятельного решения. 71

ГЛАВА 5. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 72

5.1. Механический принцип относительности

и законы электродинамики 72

5.2. Постулаты специальной теории относительности.

Преобразования Лоренца 76

5.3. Следствия из преобразований Лоренца 78

5.4. Основной закон релятивистской динамики.

Релятивистская энергия 80

Краткие выводы 83

Вопросы для самоконтроля и повторения 84

Примеры решения задач. 85

Задачи для самостоятельного решения. 86

ПРИЛОЖЕНИЕ. Некоторые знаменательные события в истории

развития механики 86

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 87

Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 57; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!