бірақ қазір -релятивистік импульс.

Масса мен энергия арасындағы байланыс.

Энергия мен масса арасындағы байланыс.

А. Эйнштейн қозғалыстағы дененің қуатын, импульсін және массасын байланыстыратын негізгі формуланы орнатты: E² = p²c²+m²c⁴.

Бұл формулаға релятивистік энергия мен импульс кіреді:



Негізгі формуладан дене салмағының оның тыныштық энергиясымен E₀ байланысы қажет:

Е = mc².

Бұл формуланы кері жағына жазуға болады:



Бұл формула қыздыру, химиялық реакциялар немесе радиоактивті айналу кезінде өзара әрекеттесетін денелер энергиясының өзгеруін дене салмағының эквивалентті өзгеруіне аударуға мүмкіндік береді. Химиялық реакциялар кезінде немесе дене қызған кезде қалыпты жағдайда энергияның өзгеруі көп емес, сондықтан массаның өзгеруін анықтау мүмкін емес.

1905 жылы Эйнштейн " дененің инерциясы ондағы энергияға байланысты ма?". Онда ол: "теорияны энергиясы үлкен деңгейде өзгеретін заттар үшін (мысалы, радий тұздары үшін) тексеруге мүмкіндік берілмейтінін"деп қорытындылады. Атом ядролары мен элементар бөлшектер өзгергенде энергия өте үлкен болады. Тиісінше, массаның эквивалентті өзгеруі үлкен. Ең жақсы мысал біздің күніміз бола алады. Оның ортасында гелий пайда болатын сутегі синтезінің термоядролық реакциялары пайда болады. Бұл ретте үлкен энергия бөлінеді,оның аз үлесі бізге өмір береді. Эйнштейннің формуласы бойынша масса мен энергияның баламалылығы туралы күн массасының қай бөлігі күн сайын сәулеленуге айналатынын есептеуге болады,және күндегі термоядролық отын қоры шамамен 10 млрд жылға жетеді деп болжам беруге болады.

Салыстырмалылық теориясынан туындайтын маңызды салдарларды қарастырайық: энергия мен массаның арасындағы әмбебап байланыс.

Энергияның сақталу заңы мен дененің салмағы қозғалыс жылдамдығына байланысты, салмақ пен энергия арасындағы байланыс туындайды. Мұндай мысал қарастырайық: шәйнектің суын қыздырып, біз белгілі бір энергияны береміз. Молекулалардың қозғалыс жылдамдығы температураға байланысты және сұйықтықтың қызуына қарай артады. Формулаға сәйкес

---

m =

молекулалардың жылдамдығын арттыру барлық молекулалардың массасының артуына әкеледі. Демек, шәйнегі судың массасы оның ішкі энергиясы өсе түскен кезде артады, яғни сұйықтық массасы мен оның энергиясы арасында байланыс бар.

Эйнштейн Формуласы.

Эйнштейн салыстырмалылық теориясының постулаттарын пайдалана отырып, салмақ пен энергия арасындағы әмбебап байланыс орнатты.

E= mc² = -дененің немесе дене жүйесінің энергиясы жарық жылдамдығының квадратына көбейтілген массаға тең.

Бұл формуладан массаны табуға болады:

m =

Коэффициент өте аз, сондықтан энергияның үлкен өзгерістері кезінде массаның елеулі өзгеруі мүмкін. Денелердің қызуы, химиялық реакциялар энергияның аздаған өзгерістерін береді, сондықтан массаның өзгеруін байқаңыз мүмкін емес. Ыдыстағы ыстық су суық суға қарағанда үлкен массаға ие, бірақ тіпті ең сезімтал таразылар оны таба алмайды.

Энергияның өзгеруі өте үлкен, бұл массаның өзгеруі, элементар бөлшектер мен атом ядроларының айналуында болады. Мысалы, атом бомбасын жарылыс кезінде бірнеше күн ішінде барлық электр станциялары өндірген электр энергиясымен салыстырылатын энергия мөлшері бөлінеді. Бөлінген энергия сәулемен бірге ұшып кетеді. Сәуле шығару энергиясы бастапқы материалдың 0,1% массасын құрайтын массаға ие.

Тыныштық энергиясы.

Формула негізінде:

Е= mc² =

дене тыныштық жағдайында, яғни, дене энергиясы бар деген қорытынды жасаймыз. Е₀=m₀c² - тыныштық энергиясы.

Кез келген дене өмір сүру фактісінің арқасында энергияға ие; энергия тыныштық m₀ массасына пропорционалды

Тыныштық энергиясының тәжірибелік дәлелі бар. Егер элементарлық бөлшек тыныштық массасына ие болса және тыныштық массасы нөлге тең (M=0) басқа бөлшектерге айналса, онда тыныштық энергиясының барлығы жаңадан пайда болған бөлшектердің кинетикалық энергиясына айналады.

---

Е = mc²-барлық физикадағы екі формуланың бірі.

Эйнштейн масса мен энергияның баламалылығы принципін ұсынғаннан кейін, масса ұғымы екі есе қолданыла алады. Бір жағынан, бұл классикалық физикада кездесетін масса, екінші жағынан релятивистік массаны дененің толық (кинетикалық) энергиясының өлшемі ретінде енгізуге болады. Бұл екі масса өзара байланысты:



Мұнда -релятивистік масса, m - "классикалық" масса (тыныштық дененің массасына тең), v - дене жылдамдығы. Осылайша енгізілген релятивистік масса импульс пен дене жылдамдығы арасындағы тепе-теңдік коэффициенті болып табылады:

Осыған ұқсас қатынас классикалық импульс пен масса үшін орындалады, бұл релятивистік масса ұғымын енгізудің пайдасына дәлел ретінде келтіріледі. Осылайша енгізілген релятивистік масса әрі қарай тезиске алып келді, бұл дене салмағы оның қозғалыс жылдамдығына байланысты.

Салыстырмалылық теориясын құру барысында бөлшектердің бойлық және көлденең массасының ұғымдары талқыланды. Бөлікке әсер ететін күш релятивистік импульстің өзгеру жылдамдығына тең болсын. Сонда күш пен үдеудің байланысы классикалық механикамен салыстырғанда айтарлықтай өзгереді:



Егер жылдамдық күшке перпендикуляр болса, онда



егер параллель болса, онда



мұнда -релятивистік фактор. Сондықтан

бойлық массасы деп аталады, а - көлденең.

Масса жылдамдыққа байланысты деген тұжырым көптеген оқу курстарына кірді және өзінің парадоксалдығына байланысты мамандар арасында кеңінен танымал болды. Алайда, қазіргі физикада "релятивистік масса" терминін қолданудан бас тартады, оның орнына энергия түсінігін, ал "масса" терминін тыныштық массасын түсінеді. Атап айтқанда, "релятивистік масса" терминін енгізудің мынадай кемшіліктері»:

---

Лоренц түрлендірулеріне қатысты релятивистік массаның инварианттығы емес;

энергия және релятивистік масса ұғымдарының синонимі, соның салдарынан жаңа терминнің артық енгізілуі;

шамасы бойынша әртүрлі бойлық және көлденең релятивистік массалардың болуы және Ньютон екінші заңы аналогының біркелкі жазуының мүмкін еместігі.



арнайы салыстырмалылық теориясын оқытудың әдіснамалық күрделілігі, қателерді болдырмау үшін "релятивистік масса" түсінігін қашан және қалай қолдану керек арнайы ережелердің болуы;

"масса", "тыныштық массасы" және "релятивистік масса" терминдеріндегі шатасуы: көздердің бір бөлігін массасы бір, бір бөлігін - басқа деп атайды.

Аталған кемшіліктерге қарамастан релятивистік масса ұғымы оқу әдебиетінде де қолданылады. Ғылыми мақалаларда релятивистік масса ұғымы тек қана сапалы пайымдауларда жарық жылдамдығымен қозғалатын бөлшектердің инерттілігінің ұлғаю синонимі ретінде қолданылады.

Есеп шығару мысалдары

1-тапсырма. Екі бөлшектер вакуумда 0,5 с және 0,75 с жылдамдығымен бір-біріне тікелей қарама-қарсы қозғалады. Салыстырмалы жылдамдықтарын табыңыз.

Берілді:v₁= 0,5 v₂= 0,75 с' - ?

Шешім:

Біз бірінші К бөлшекпен u жылдамдықпен қозғалатын тіркелген тірек рамасын байланыстырамыз. Екінші бөлшектің көмегімен біз х осі бойымен қозғалатын К₁ х қозғалыссыз жүйеге қатысты v жылдамдықпен х осіне қарама-қарсы бағытта, яғни u жылдамдығына қарама-қарсы бағытта қосамыз. Жылдамдықтың қосылуының релятивистік заңын қолданып, v жылдамдығының осіне проекциясы теріс екенін ескере отырып, жылдамдық өрнегін белгіленген сілтеме шеңберіне жазамыз :



Осыдан u ' бөлшектерінің салыстырмалы жылдамдығын табамыз:



Сандық мәндерді орнатамыз:



Жауап: u'=2,73 • 10⁸м/с.

2-тапсырма. Сутегі - дейтерий және тритий изотоптарының ядроларынан гелий ядросы синтезінің термоядролық реакциясын жүзеге асыру кезінде - сызба бойынша

---

17,6 МэВ энергиясы босатылады. 1 г гелий синтезінде қандай энергия босатылады? Сол энергияны алу үшін қанша тас көмір қажет болады?

Шешім:



1 г гелий синтезі кезінде бөлінетін энергияны табу үшін ядролық реакцияның шығуын 1 г гелий атомдарының санына тең жүзеге асырылған реакциялар санына көбейту керек.:

Гелий атомдарының саны тең:



Сондықтан энергия үшін біз:

Е = 2,8•10^-12•101,5•10²³ Дж = 4,2•10¹¹ Дж.

Шарттары жөн:

Жауап: m₂ = 1,56 • 10⁴кг.

Қорытынды

Салыстырмалылықтың жалпы теориясы, қазіргі уақытта – бақылаумен жақсы расталған ең табысты теория. Жалпы салыстырмалылық теориясының алғашқы табысы Меркурий перигелиясының аномалды прецессиясын түсіндіруде тұрды. Артур Эддингтон 1919 жылда, толық тұтану сәтінде күннің жанында жарықтың ауытқуын бақылау туралы хабарлады, бұл салыстырмалықтың жалпы теориясының болжамдарын сапалық және сандық түрде растады. Содан бері көптеген басқа бақылаулармен эксперименттер уақыттың гравитациялық баяулауын, гравитациялық қызыл ығысуын, гравитациялық өрісте сигналдың кідіруін және тек жанама гравитациялық сәулеленуді қоса алғанда, теорияның болжамдарының едәуір санын растады. Сонымен қатар, көптеген бақылаулар жалпы салыстырмалылық теориясының ең жұмбақ және экзотикалық болжамдарының бірі – қара тесіктердің болуын растау ретінде түсіндіріледі.

Кванттық механика жағдайы сияқты, салыстырмалылық теориясының көптеген болжамдары интуицияға қайшы келеді, керемет және мүмкін емес болып көрінеді. Алайда, бұл салыстырмалық теориясы дұрыс емес дегенді білдірмейді. Шын мәнінде, бізді қоршаған әлем қалай көреміз (не көргіміз келеді) және оның шын мәнінде қандай екені қатты айрықшалануы мүмкін. Ғасырдан бүкіл әлем ғалымдары АСТ-ын жоққа шығаруға тырысады. Осы талпыныстардың ешқайсысы да теорияда азатұтты таба алмады. Теорияның математикалық дұрыс екені барлық тұжырымдардың қатаң математикалық формасымен айқындылығын дәлелдейді.

АСТ біздің әлемімізді шын мәнінде сипаттайды, үлкен тәжірибе дәлелдейді. Бұл теорияның көптеген салдары тәжірибеде қолданылады. Әлбетте, "АСТ-ын теріске шығару" барлық талпыныстары сәтсіздікке ұшырайды, себебі теория өзі Галилейдің үш постулатына (бірнеше кеңейтілген), негізінде ньютон механикасы салынған, сондай-ақ есептеудің барлық жүйелерінде жарық жылдамдығының тұрақтылығы туралы қосымша постулатқа сүйенеді. Барлық төртеу заманауи өлшеулердің максималды дәлдігі шегінде қандайда бір күмән тудырмайды: 10 − 12 жақсы, ал кейбір аспектілерде - 10 − 15 дейін.

---

Смотрите также файлы

• Отчет учителя предметника.doc

• Витамины и их роль в обмене веществ.docx

• С. Соловейчик в классе на конец 4го класса 25 человек. Из них 17 мальчиков и 8 девочек. Класс мальчишеского.doc

• Учебнометодическое пособие по выполнению контрольной работы спбгут санктпетербург 2016.pdf

• Тригонометрия блім бойынша жиынты баалау Оушыны аты жні.docx