Релятивистская механика Эйнштейна

Релятивистская (эйнштейновская) механика изучает движение материальных объектов при скоростях, сравнимых со скоростью света в физическом вакууме. В ее основе лежат два постулата:

1. Равноправие всех инерциальных систем отсчета.

Равноправие всех инерциальных систем отсчета означает, что во всех таких системах законы физики одинаковы. Это утверждение называется релятивистской инвариантностью.

2. Постоянство скорости света в физическом вакууме. Скорость света в физическом вакууме принято обозначать буквой с. Этот постулат означает, что скорость света в физическом вакууме не зависит ни от скорости движения источника света, ни от скорости движения приемника света. Другими словами, для света не применим векторный закон сложения скоростей. Пусть u - скорость источника света. Тогда u + с = c.

Первый постулат означает, что, находясь в закрытой кабине и производя наблюдения над механическим движением, электрическими и магнитными процессами и любыми другими явлениями, невозможно установить, покоится кабина или движется равномерно и прямолинейно. Тем самым устанавливается относительность понятий “покой” и “равномерное прямолинейное движение”.

Релятивистская механика А.Эйнштейна приводит к таким эффектам, которые не знала классическая механика. Их принято называть релятивистскими эффектами. Их пять.

1.Классическая механика знала только два вида энергии – кинетическую и потенциальную. Кинетическая энергия тела определяется скоростью его движения: Е=mv². Потенциальная энергия тела зависит от действующих на него сил. Первый релятивистский эффект гласит: даже когда тело покоится, т.е. его кинетическая энергия равна нулю, и не испытывает никаких воздействий, т.е. его потенциальная энергия тоже равна нулю, оно обладает энергией покоя Е=mс²

Это самая знаменитая формула ХХ века. Она показывает, что любой кусок материи обладает колоссальной внутренней энергией. Надо только научиться ее выделять. И люди научились ее выделять: создали атомное и термоядерное оружие, атомные электростанции и т.п.

2. С ростом скорости объекта его масса растет по закону:

m = m₀ / √ (1 – v² / c²).

3. С ростом скорости объекта его продольные размеры укорачиваются по закону:

l = l₀ * √ (1 – v² / c²).

4. С ростом скорости объекта время протекания процессов в нем замедляется по закону:

t = t₀ / √ (1 – v² / c²).

5.Для тел, которые движутся с релятивистскими скоростями, не применим векторный закон сложения скоростей. Пусть в СОΣ тело движется вдоль оси х со скоростью v. И пусть вдоль оси х движется со скоростью u другая система отсчета Σ₁. Спрашивается, с какой скоростью тело движется в системе отсчета Σ₁. Ответ таков:

v₁ = (v ± u) / (1 ± uv/c²).