Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Классическая механика энергию покоя Еь не учитывает, считая, что при о = 0 энергия покоящегося тела равна нулю. В силу однородности времени (см. 4 13) в релятивистской механике, как и в классической, выполняется закон сохранения энергии: полная энергия замкнутой системы сохраняется, т е. не изменяетси с течением времени. Из формул (40.6) и (39.4) найдем релятивистское соотношение между полной энергией и импульсом частицы: Е =т с =то с +р с, з 4 т 4 э Х= Я,'4р"'.
ВО.Ь Возвращаясь к уравнению (40.6), отметим еще раз, что оно имеет универсальный характер. Оно применимо ко всем формам энергии, т. е. можно утверждать, что с энергией, какой бы формы она ни была, связана масса т=Е/с (40.3) и, наоборот, со всякой массой связана определенная энерп4я (40,6), Чтобы охарактеризовать прочность 70 1. Фннинюгиню нанн»и чюхннн~ и связи и устойчивость системы каких-либо частиц (например, атомного ядра как системы из протонов и нейтронов), рассматривают энергию связи.
Энергия связи системы равна работе, которую необходимо затратить, чтобы разложить эту систему на составные части (например, атомное ядро — на протоны и нейтроны). Энергия связи системы Е = ~ та с — Мюсю (40 9) где та, — масса покоя Рй частицы в свободном состоянии; Ма -- масса покоя системы, состоящей из и частиц. Закон взаимосвязи (пропорциональности) массы и энергии блестяще подтвержден экспериментом о выделении энергии при протекании ядерных реакций. Он широко используется для расчета энергетических эффектов при ядерных реакциях и превращениях элементарных частиц. Рассматривая выводы специальной теории относительности, видим, что она, как, впрочем, и любые крупные открытия, потребовала пересмотра многих установившихся и ставших привычными представлений.
Масса тела не остается постоянной величиной, а зависит от скорости тела; длина тел и длительность событий не являются абсолютными величинами, а носят относительный характер; наконец, масса и энергия оказались связанными друг с другом, хотя онн и являются качественно различными свойствами материи. Эту ломку укоренившихся представлений некоторые буржуазные философы пытались использовать для распространения двух разновидностей идеализма: эиергетизма и фил<кофского релятивизма. Первая из этих теорий рассматривала возможность преобразования массы в энергию и, наоборот, энергии в массу, «доказывая» «эквивалентиость материи и энергии».
Закон взаимосвязи массы и энергии действительно утверждает, что любые превращения энергии тела сопро- вождаются изменениями его массы, однако при этом масса не «переходит в энергию». Закон взаимосвязи массы и энергии является подтверждением неразрывности материи и дви»гения — одного из основных положений диалектического материализма.
Философски« релитивизм считает, что наше познание относительно и зависит «от выбора точки зрения наблюдателяк Однако из постулатов и следствий теории Эйнштейна относительность нашего познания не вытекает. Тот факт, что длина тел и длительность событий в разных ннерциальных системах отсчета различны, не дает оснований считать, что объективное описание окружающего нас мира невозможно. В. И. Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм» писал; «Человеческие представления о пространстве и времени относительны, но из этих относительных представлений складывается абсолютная истина, эти относительные представления, разниваясь, идут по линии абсолютной истины, приближаются к ней. Изменчивость человеческих представлений о пространстве и времени твк же мало опровергает объективную реальность того и другого, как изменчивость научных знаний о строении и формах движения материи не опровергает объективной реальности внешнего мира» (Полн.
собр. соч. Т. 18. С. 18! ) . Основной вывод теории относительности сводится к тому, что пространство и время органически взаимосвязаны и образуют единую форму существования материи — пространство-время. Только поэтому пространственна-временной интервал между двумя событиями является абсолютным, в то время как пространственные и временнйе промежутки между этими событиями относительны. Следовательно, вытекая>щие из преобразований Лоренца следствия являются выражением объективно сущеетвующих пространствен. но-временных соотношений движущейся материи. Г л и н а 7, Элементы снег,налышй (часпшн) тсарнн о!носато.!ьностн 71 Контрольные вопросы В чем физическая сущность механнческого прннпнпа относнтельностнз В чем заключается праанло сложения скоростей в нласснческой мгханнкез Каковы причины возннкновення спецнальной теорнк относнтельностнз В чем заключаются основные постулаты специальной тсорнн относнтельностнз Зависит лн от скорости движения системы отсчета скорость тела» скорость света? Запишите и прокомментируйте преобразования Лоренца.
Прн какнх условиях онн переходнт в преобразовання Галилея? Какой вывод о пространстве н времена можно сделать на основе преобразований Лоренца? Одновременны лн событня в системе К', если в системе К онн происходят в одной точке н одно- временны? а системе К события разпбщены, но одновременны? Обогновать ответ Канне следствня вытекают нз спепнальной теории относнтельностн для размеров тел н длнтель- ности событий в разных системах отсчета? Обосновать ответ Прн накой скаростн движения релятивистское сокрашенне длины двнжушегося тела составят 25 э/? В чем состоит «парадокс близнецов» н кан его разрешать? В чем заключается релятивистский закон сложения скоростей? Как показать, что он находится в согласна с постулатами Эйнштейна? Как определяется интервал между событнямн? Доказать, что он является ннварнантом прн переходе от одной ннерцнальной системы отсчета н другой. Какой внд имеет основной закон релятнвнстскай дннамнкн мвтернальной точкнэ Чем он отлн- чается от основного закона ньютоновской механики? В чем заключается закон сохранения релятнвнстского импульса? релятивистской массыз Как выражается кинетическая энергия в релятнвнстскай механнкез Прн каком условии релятн- внстскан формула для кинетической энергнн переходит в класснчгскую формулу? Сформулируйте н запишите закан азакмгквязн массы н энергии В чем его физическая сущ- ность? Приведите примеры его эксцернментального подтверждения.
Задачи 7.1. Определить собственную плану стержня (длнну, измеренную в системе, относительно которой стержень покоится), если н лабораторной системе 1снстеме отсчета, связанной с измерительными приборами) его скорость п=0,8 с, алчна 1=-1 м н угол между ннм н направлением движения 6=30". [!а — — 1 =1,53 м] Воспользованшнсь тем, что интервал — ннварнантная велнчнна по отношенню ваннам коорлннат, определять расстояние, которое пролетел я-мезон с момента распада, если время его жизни в этой системе отсчета бг= 5 мкс а собственное (время, отсчнтанное по часам, двнжущнмся вместе с телом) Лг»=22 мкс. [1 Определить скорость, прн которой релятивистский импульс частицы превышает скнй импульс в пять раз. [098 с ] Определить скорость, полученную электроном, еслн он прошел ускоряющую тенцналов 1,2 МэВ. [2,86 Мм/с ] к преобраза- рождении до время жизни 35 км ] 7ей ее ньютонов- 7.6.
разность по- 7.7. Определить релятнвнстскнй нмцульс электрона, кннетнческая энергия которого 1 Гэв. [5,34!О "Н с] 7.2. Собственное время жизни частнцы отличается на 1,багга от времени жизни по неподвижным часам. Определять 8 =и/с. [0,172 ] 7.3. Тело с массой покоя 2 кг движется са скоростью 200 Мм/с в системе К', которая сама двнжется относительно системы К со скоростью 200 Мм/с Определить: ! ) скорость тела относя. тельно системы ?О 2] его массу в этой системе [1) 277 Мм/с; 2] 5,2 кг] Основы молекулярной физики и термодинамики Статистический и термодинамическнй методы исследования. Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскояические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул.
Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода: статистический (молекулярно- кинетический) и термодинамическнй. Первый лежит в основе молекулярной физики, второй †термодинами Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихсн в непрерывном хаотическом движении. Идея об атомном строении вещества высказана древнегреческим философом Демокритом (460 — 370 до н. э.) . Атомистика возрождается вновь лишь в ХЧН в. и развивается в работах М.
В. Ломоносова, взгляды которого на строение вещества и тепловые явления были близки к современным Строгое развитие молекулярной теории относится к середине Х!Х в. и связано с работами немецкого физика Р. Клаузиуса (1822 в 1888), ан. глийского физика Дж.Максвелла (1831 1879) и австрийского физика Л. Больцмана (1844 †19). Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода.
Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями нх движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц (скорости, энергии и т. д.). Например, температура тела определяется скоростью беспорядочного движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движении молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Таким образом, макроскопнческие характеристики тел имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул. Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамнческого равновесия, н процессы перехода между этими состояниями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
