Законы взаимосвязи массы и энергии

Найдем кинетическую энергию релятивистской частицы (материальной точки). Известно, что приращение кинетической энергии материаль­ной точки на элементарном перемещении равно работе силы на этом пе­ремещении:

dT=dA или . (7.21)

Учитывая, что , и, подставив в (7.21) выражение (7.18), получим

.

Преобразовав данное выражение с учетом того, что , и фор­мулы (7.17), придем к выражению

, (7.22)

т.е. приращение кинетической энергии частицыпропорционально прира­щению ее массы.

Так как кинетическая энергия покоящейся частицыравна нулю, а ее масса равна массе покоя m₀, то, проинтегрировав (7.22) получим

, (7.23)

или кинетическая энергия релятивистской частицыимеет вид

. (7.24)

Выражение при скоростях <<c переходит в классическое: T= . Разлагая в ряд при <<c, правомерно пренебречь членами второго порядка малости.

А. Эйнштейн обобщил положение (7.22), предположив, что оно спра­ведливо не только для кинетической энергии материальной точки, но и для полной энергии, а именно: любое изменение массы m сопровождает­ся изменением полной энергии материальной точки,

. (7.25)

Отсюда Эйнштейн пришел к универсальной зависимости между полной энергией тела Е и его массой m:

. (7.26)

Уравнение (7.25), равно как и (7.26), выражает фундаментальный закон природы – закон взаимосвязи (пропорциональности) массы и энерги: полная энергия системы равна произведе­нию ее массы на квадрат скорости света в вакууме. В полную энергию Е не входит потенциальная энергия тела во внешнем поле.

Дата добавления: 2014-11-16