Элементы специальной теории относительности (СТО). Релятивистская кинематика

Содержание

Слайд 2

1. Преобразование Галилея. Механический принцип относительности . К – условно неподвижная

1. Преобразование Галилея. Механический принцип относительности

.

К – условно неподвижная ИСО

К

’– движущаяся со скоростью относительно К СО

или

(*)

(**)

(*)

(**)

и

- преобразование Галилея

Слайд 3

Ускорение материальной точки во всех инерциальных системах отсчета одно и то

Ускорение материальной точки во всех инерциальных системах отсчета одно и то

же!!!

Принцип относительности (ПО) Галилея (механический ПО) гласит:
во всех инерциальных системах отсчета законы механики формулируются одинаково, др. словами уравнения, выражающие законы механики инвариантны по отношению ко всем ИСО.
Принцип относительности утверждает равноправие всех инерциальных систем отсчета.

(*)

Слайд 4

частное преобразование Галилея

частное преобразование
Галилея

Слайд 5

2. Постулаты СТО. (Постулаты Эйнштейна) 1. Все законы природы во всех

2. Постулаты СТО. (Постулаты Эйнштейна)

1. Все законы природы во всех инерциальных

системах отсчета имеют один и тот же вид

2. Скорость света в вакууме во всех ИСО одна и та же

- описание любого физического события или явления зависит от системы отсчета, в которой находится наблюдатель

- но, в то время как описание событий зависит от наблюдателя, законы природы от него не зависят, то есть, как принято говорить на научном языке, являются инвариантными

Слайд 6

3. Преобразование Лоренца Выводы: -при знаменатели выражений преобразования становятся мнимыми и

3. Преобразование Лоренца

Выводы:

-при знаменатели выражений преобразования становятся мнимыми и преобразование теряет

смысл.

-в нерелятивистском пределе
переходит в частное преобразование Галилея.

Слайд 7

4. Следствия преобразования Лоренца. Сокращение длин. Формула описывает сокращение движущихся предметов

4. Следствия преобразования Лоренца. Сокращение длин.

Формула описывает сокращение движущихся предметов (тел)

в направлении движения (лоренцево сокращение).

5 . Замедление хода движущихся часов

6 . Закон сложения скоростей

Слайд 8

ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО). РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА

ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО). РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА

Слайд 9

1. Необходимость переопределения импульса в релятивистской динамике . В релятивистской механике

1. Необходимость переопределения импульса в релятивистской динамике

.

В релятивистской механике СТО

под массой частицы понимают ту же самую (как и в нерелятивистской) величину: масса – мера инертности, неотрицательный параметр частицы, один и тот же во всех ИСО, т.е. инвариантный относительно преобразования Лоренца.

Однако, уравнение движения частицы в виде
в релятивистской области не работает, и в этом нетрудно убедиться:

движение электрона в постоянном однородном электростатическом поле напряженностью

(*)

Слайд 10

Другая версия (*): Если использовать определение получим снова выражение (*); можно

Другая версия (*):

Если использовать определение

получим снова выражение (*);
можно

доказать, что закон сохранения импульса не будет инвариантен при
переходе из одной ИСО к другой.

Нерелятивистское определение импульса надо «переопределить», можно доказать, что 2-й з-н Ньютона в форме (**) будет инвариантом, если

(**)

Релятивистский импульс

Слайд 11

Из последней формулы видно, что при всех конечных движение электрона в постоянном однородном электростатическом поле…

Из последней формулы видно, что при всех конечных

движение электрона в

постоянном однородном электростатическом поле…
Слайд 12

2. Релятивистская энергия частицы. Связь между энергией и импульсом. Энергия покоя.

2. Релятивистская энергия частицы. Связь между энергией и импульсом. Энергия покоя.


Релятивистский энергия

(***)
Покоящаяся частица (материальная точка) обладает отличной от нуля энергией:

Энергия покоя

Слайд 13

3. Кинетическая энергия частицы если а затем пренебрегая членами высокого порядка как в классической механике!!

3. Кинетическая энергия частицы

если

а затем

пренебрегая членами высокого порядка

как в классической

механике!!
Слайд 14

Итак подставим в (***) при как в классической механике!! Найдем связь между энергией и импульсом

Итак

подставим в (***)

при

как в классической механике!!

Найдем связь между энергией и импульсом