Noong 1905, inilathala ni Albert Einstein ang kanyang teorya ng relativity, na medyo nagbago sa pag-unawa sa agham tungkol sa mundo sa paligid natin. Batay sa kanyang mga pagpapalagay, nakuha ang formula para sa relativistic mass.
Special Relativity
Ang buong punto ay na sa mga system na gumagalaw nang may kaugnayan sa isa't isa, ang anumang proseso ay nagpapatuloy nang medyo naiiba. Sa partikular, ito ay ipinahayag, halimbawa, sa isang pagtaas sa masa na may pagtaas sa bilis. Kung ang bilis ng system ay mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag (υ << c=3 108), kung gayon ang mga pagbabagong ito ay halos hindi mahahalata, dahil sila ay magiging zero. Gayunpaman, kung ang bilis ng paggalaw ay malapit sa bilis ng liwanag (halimbawa, katumbas ng isang ikasampu nito), kung gayon ang mga tagapagpahiwatig tulad ng masa ng katawan, ang haba nito at ang oras ng anumang proseso ay magbabago. Gamit ang mga sumusunod na formula, posibleng kalkulahin ang mga value na ito sa isang gumagalaw na reference frame, kabilang ang mass ng relativistic particle.
Dito l0, m0 at t0 - haba ng katawan, bigat nito at ang oras ng proseso sa isang nakatigil na sistema, at ang υ ay ang bilis ng bagay.
Ayon sa teorya ni Einstein, walang katawan ang makakapagpabilis ng mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag.
Pahingang misa
Ang tanong tungkol sa natitirang masa ng isang relativistikong particle ay lumitaw nang tiyak sa teorya ng relativity, kapag ang masa ng isang katawan o particle ay nagsimulang magbago depende sa bilis. Alinsunod dito, ang natitirang masa ay ang masa ng katawan, na sa sandali ng pagsukat ay nasa pahinga (sa kawalan ng paggalaw), ibig sabihin, ang bilis nito ay zero.
Ang relativistic mass ng isang katawan ay isa sa mga pangunahing parameter sa paglalarawan ng paggalaw.
Prinsipyo ng pagsang-ayon
Pagkatapos ng pagdating ng teorya ng relativity ni Einstein, kailangan ang ilang rebisyon ng Newtonian mechanics na ginamit sa loob ng ilang siglo, na hindi na magagamit kapag isinasaalang-alang ang mga reference system na gumagalaw sa bilis na maihahambing sa bilis ng liwanag. Samakatuwid, kinakailangang baguhin ang lahat ng mga equation ng dynamics gamit ang mga pagbabagong Lorentz - isang pagbabago sa mga coordinate ng isang katawan o punto at oras ng proseso sa panahon ng paglipat sa pagitan ng mga inertial frame ng sanggunian. Ang paglalarawan ng mga pagbabagong ito ay batay sa katotohanan na sa bawat inertial frame of reference ang lahat ng mga pisikal na batas ay gumagana nang pantay at pantay. Kaya, ang mga batas ng kalikasan ay hindi nakadepende sa pagpili ng frame of reference.
Mula sa mga pagbabagong Lorentz, ipinahayag ang pangunahing koepisyent ng relativistic mechanics, na inilalarawan sa itaas at tinatawag na titik α.
Ang mismong prinsipyo ng pagsusulatan ay medyo simple - sinasabi nito na anumang bagong teorya sa ilang partikular na kaso ay magbibigay ng parehong mga resulta tulad ngdati. Sa partikular, sa relativistic mechanics, ito ay makikita ng katotohanan na sa mga bilis na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag, ang mga batas ng classical mechanics ay ginagamit.
Relativistic particle
Ang relativistic particle ay isang particle na gumagalaw sa bilis na maihahambing sa bilis ng liwanag. Ang kanilang paggalaw ay inilalarawan ng espesyal na teorya ng relativity. Mayroong kahit isang pangkat ng mga particle na ang pagkakaroon ay posible lamang kapag gumagalaw sa bilis ng liwanag - ang mga ito ay tinatawag na mga particle na walang masa o simpleng walang masa, dahil sa pamamahinga ang kanilang masa ay zero, samakatuwid ito ay mga natatanging particle na walang kahalintulad na opsyon sa hindi -relativistic, klasikal na mekanika.
Ibig sabihin, ang natitirang masa ng relativistic particle ay maaaring zero.
Ang isang particle ay matatawag na relativistic kung ang kinetic energy nito ay maihahambing sa enerhiya na ipinahayag ng sumusunod na formula.
Tinutukoy ng formula na ito ang kinakailangang kondisyon ng bilis.
Ang enerhiya ng isang particle ay maaari ding mas malaki kaysa sa natitirang enerhiya nito - ang mga ito ay tinatawag na ultrarelativistic.
Upang ilarawan ang paggalaw ng naturang mga particle, ginagamit ang quantum mechanics sa pangkalahatang kaso at quantum field theory para sa mas malawak na paglalarawan.
Appearance
Ang mga katulad na particle (parehong relativistic at ultrarelativistic) sa kanilang natural na anyo ay umiiral lamang sa cosmic radiation, iyon ay, radiation na ang pinagmulan ay nasa labas ng Earth, na may electromagnetic na kalikasan. Ang mga ito ay artipisyal na nilikha ng tao.sa mga espesyal na accelerators - sa tulong ng mga ito, ilang dosenang mga uri ng mga particle ang natagpuan, at ang listahang ito ay patuloy na na-update. Ang nasabing pasilidad ay, halimbawa, ang Large Hadron Collider na matatagpuan sa Switzerland.
Ang mga electron na lumilitaw sa panahon ng β-decay ay maaari ding minsan ay umabot ng sapat na bilis upang maiuri ang mga ito bilang relativistic. Ang relativistic mass ng isang electron ay matatagpuan din gamit ang mga ipinahiwatig na formula.
Ang konsepto ng masa
Mas sa Newtonian mechanics ay may ilang mandatoryong katangian:
- Ang gravitational attraction ng mga katawan ay nagmumula sa kanilang masa, ibig sabihin, ito ay direktang nakasalalay dito.
- Ang masa ng katawan ay hindi nakadepende sa pagpili ng reference system at hindi nagbabago kapag nagbago ito.
- Ang inertia ng isang katawan ay sinusukat sa pamamagitan ng masa nito.
- Kung ang katawan ay nasa isang sistema kung saan walang mga prosesong nagaganap at sarado, ang masa nito ay halos hindi magbabago (maliban sa diffusion transfer, na napakabagal para sa solids).
- Ang masa ng isang tambalang katawan ay binubuo ng mga masa ng mga indibidwal na bahagi nito.
Principles of Relativity
Galilean na prinsipyo ng relativity
Ang prinsipyong ito ay binuo para sa mga non-relativistic na mechanics at ipinahayag tulad ng sumusunod: hindi alintana kung ang mga system ay tahimik o kung gumawa sila ng anumang paggalaw, ang lahat ng mga proseso sa mga ito ay nagpapatuloy sa parehong paraan.
prinsipyo ng relativity ni Einstein
Ang prinsipyong ito ay batay sa dalawang postulate:
- prinsipyo ng relativity ni Galileoay ginagamit din sa kasong ito. Ibig sabihin, sa anumang CO, ganap na gumagana ang lahat ng batas ng kalikasan sa parehong paraan.
- Ang bilis ng liwanag ay talagang palaging at sa lahat ng reference system ay pareho, anuman ang bilis ng pinagmumulan ng liwanag at ang screen (light receiver). Upang patunayan ang katotohanang ito, ilang mga eksperimento ang isinagawa, na ganap na nagkumpirma sa paunang hula.
Mas sa relativistic at Newtonian mechanics
Hindi tulad ng Newtonian mechanics, sa relativistic theory, ang masa ay hindi maaaring maging sukatan ng dami ng materyal. Oo, at ang relativistic mass mismo ay tinukoy sa ilang mas malawak na paraan, na nag-iiwan na posible na ipaliwanag, halimbawa, ang pagkakaroon ng mga particle na walang masa. Sa relativistic mechanics, ang espesyal na atensyon ay binabayaran sa enerhiya sa halip na masa - iyon ay, ang pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa anumang katawan o elementarya na butil ay ang enerhiya o momentum nito. Ang momentum ay makikita gamit ang sumusunod na formula
Gayunpaman, ang natitirang masa ng isang particle ay isang napakahalagang katangian - ang halaga nito ay isang napakaliit at hindi matatag na numero, kaya ang mga sukat ay nilapitan nang may pinakamataas na bilis at katumpakan. Ang natitirang enerhiya ng isang particle ay matatagpuan gamit ang sumusunod na formula
- Katulad ng mga teorya ni Newton, sa isang nakahiwalay na sistema, ang masa ng isang katawan ay pare-pareho, ibig sabihin, hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. Hindi rin ito nagbabago kapag lumilipat mula sa isang CO patungo sa isa pa.
- Walang ganap na sukat ng inertiagumagalaw na katawan.
- Ang relativistic mass ng isang gumagalaw na katawan ay hindi tinutukoy ng impluwensya ng gravitational forces dito.
- Kung ang masa ng isang katawan ay zero, dapat itong gumalaw sa bilis ng liwanag. Ang kabaligtaran ay hindi totoo - hindi lamang ang mga massless na particle ang makakaabot sa bilis ng liwanag.
- Ang kabuuang enerhiya ng isang relativistic particle ay posible gamit ang sumusunod na expression:
Kalikasan ng masa
Hanggang sa ilang panahon sa agham ay pinaniniwalaan na ang masa ng anumang particle ay dahil sa electromagnetic na kalikasan, ngunit sa ngayon ay nalaman na sa ganitong paraan posible na ipaliwanag lamang ang isang maliit na bahagi nito - ang pangunahing kontribusyon ay ginawa ng likas na katangian ng malakas na pakikipag-ugnayan na nagmumula sa mga gluon. Gayunpaman, hindi maipaliwanag ng pamamaraang ito ang bigat ng isang dosenang particle, na ang katangian nito ay hindi pa naipapaliwanag.
Relativistic mass increase
Ang resulta ng lahat ng theorems at batas na inilarawan sa itaas ay maaaring ipahayag sa isang medyo naiintindihan, kahit nakakagulat, na proseso. Kung ang isang katawan ay gumagalaw na may kaugnayan sa isa pa sa anumang bilis, ang mga parameter nito at ang mga parameter ng mga katawan sa loob, kung ang orihinal na katawan ay isang sistema, nagbabago. Siyempre, sa mababang bilis, halos hindi ito mahahalata, ngunit mananatili pa rin ang epektong ito.
Maaaring magbigay ng isang simpleng halimbawa - isa pang nauubusan ng oras sa isang tren na kumikilos sa bilis na 60 km/h. Pagkatapos, ayon sa sumusunod na formula, kinakalkula ang koepisyent ng pagbabago ng parameter.
Ang formula na ito ay inilarawan din sa itaas. Ang pagpapalit ng lahat ng data dito (para sa c ≈ 1 109 km/h), makukuha natin ang sumusunod na resulta:
Malinaw na napakaliit ng pagbabago at hindi binabago ang orasan sa paraang kapansin-pansin.
