План уроку. 1.Відносність і одночасність подій

1.Відносність і одночасність подій

2.Відносність відстаней

3.Залежність маси від швидкості

4.Звязок між масою і енергією

1.Відносність і одночасність подій

За сучасними уявленнями час залежить від властивостей простору і руху матерії в ньому. Але одна і та сама подія в різних інерціальних системах відліку відбувається в різні моменти часу.

Більше того, дві події, що одночасно відбуваються в одній інерціальній системі відліку, в іншій інерціальній системі відбуваються в різні моменти часу.

Йдеться не про те, що існує дві істини. Істина одна.

Події, одночасні в одній інерціальній системі відліку, неодночасні в іншій інерціальній системі відліку, яка рухається з іншою, ніж перша система відліку, швидкістю.

Одночасність просторово розділених подій відносна.

Розрахунки свідчать про те, що зі зростанням швидкості рухомої інерціальної системі відліку відносно тієї, яку взято за нерухому, проміжок часу між двома подіями з точки зору спостерігача в нерухомій системі зростає.

Зв’язок між часом у нерухомій і рухомій системах відліку визначається формулою: , де

t — час між двома подіями в рухомій системі відліку,

t₀ — у нерухомій системі відліку,

v — швидкість рухомої системі відліку відносно нерухомої, а

с — швидкість світла.

2.Відносність відстаней

Згідно з теорією відносності відстань також не є величиною абсолютною. Доведено, що зі зростанням швидкості відбувається зменшення відстані. Причому це скорочення відбувається саме стосовно довжини об’єкта.

Зв’язок між довжиною тіла з лінійними розмірами (наприклад, стрижня) у рухомій і нерухомій системах відліку визначається формулою:

де l₀ — довжина стрижня в нерухомій системі відліку,

l — довжина стрижня в рухомій системі, яка рухається відносно нерухомої зі швидкістю v.

Довжина одного і того самого тіла в різних інерціальних системах відліку різна.

3.Залежність маси від швидкості

Маса частинки, яка перебуває в спокої, відрізняється від маси рухомої частинки, тим більше, чим більшою є швидкість частинки v.

Масу нерухомої частинки m₀ називають масою спокою, а масу рухомої частинки m — релятивістською масою. Зв’язок між цими масами виражається формулою:

Отже, за нерелятивістських швидкостей маса тіла практично не залежить від його швидкості.

Але ж у релятивістській механіці маса не лишається постійною при збільшенні швидкості, а стрімко зростає. Зростання маси зі зростанням швидкості означає, що збільшується інертність тіла, тобто збільшувати його швидкість стає дедалі важче.

4.Звязок між масою і енергією

Зв’язок між масою і енергією — наслідок закону збереження енергії і того факту, що маса залежить від швидкості руху.

За допомогою теорії відносності Ейнштейн встановив зв’язок між енергією і масою за допомогою формули:

Отримана формула показує, що маса і енергія взаємопов’язані.

Це закон взаємозв’язку маси і енергії, один із фундаментальних законів фізики. Він пов’язує між собою дві величини, які раніше здавалися незалежними одна від одної.

Виходячи з цього закону, також можна зробити висновок, що будь-який об’єкт, який має масу, має також енергію, пропорційну цій масі. І навпаки, будь-який об’єкт, що має енергію, має пропорційну цій енергії масу.

Тіло також має енергію за нульової швидкості, це так звана енергія спокою:

Зміст закону взаємозв’язку маси і енергії полягає в тому, що енергія і маса — це дві взаємопов’язані характеристики будь-якого фізичного об’єкта.

Розв’язати задачі

1. На скільки менше швидкості світла має бути швидкість електрона", щоб його енергія дорівнювала енергії спокою протона?

2. Маса нерухомого поїзда m=3000т. На яку величину Δm збільшується маса поїзда при русі із швидкістю v = 72 км/ч?

3. При якій швидкості v руху частки її кінетична енергія дорівнює енергії спокою?

4.Яку швидкість v_р набере протон, проходячи прискорюючу різницю потенціалів U = 700 кВ? Яку швидкість v_р придбає електрон, пройдя таку ж різницю потенціалів? Початкова швидкість часток дорівнює нулю.

Домашнє завдання:

1. Записати приклади застосування відносності одночасності подій згідно з планом.
2. Розвязати задачі:

1. Виразити повну енергію W релятивістської частки і її кінетичну енергію Wk через масу спокою m і імпульс р.

2. На скільки зменшується маса m = 10 кг води при замерзанні?

Тема уроку: Взаємозв’язок маси й енергії

Дата добавления: 2014-11-29