Импулс и енергия в релативистичната механика

Закон за запазване на инерцията - един от основните закони на природата, което отразява на хомогенността на пространството. Въпреки това, за да бъде инвариантна трансформацията на Лоренц, изразът за инерцията на тялото трябва да се коригира.

Съответният пулса в релативистичната механика експресия се получава чрез Einstein

Опитът показва, че така определената пулса има основните свойства, присъщи на класическата механика импулс. Тя се съхранява в затворена система от органи, а скоростта му на промяна е равна на силата, действаща върху тялото. Вследствие на релативистката израз на втория закон на Нютон има формата

Сега се получи израз за кинетичната енергия в релативистичната механика. Елементарно нарастване на кинетичната енергия е равна на силата, упражнена върху тялото по време на времето. т.е.

където се определя от (9.15).

Като подходяща реализация след интеграция получи

Лесно е да се покаже, че във формула (9.18) се превръща в класическа формула за кинетичната енергия.

Законът за запазване на енергията в релативистичната механика е инвариант само ако свободната частица, в допълнение към кинетичната енергия приписва на допълнителна енергия, равна

Тази енергия е вътрешна енергия на тялото и се нарича енергията почивка. В рамките на общата енергия в релативистичната механика означава сумата от кинетичната енергия и енергията на тялото за почивка. В съответствие с (9.18) е равна на общата енергия

С решаването (9,16) и (9,20) система от две уравнения, ние получаваме израза за обща импулсна енергия през тялото

От това уравнение, от това следва, че

Ето защо, тя се променя, но остава непроменен израз (9.22), когато се преминава от един кадър в друг общата енергия и инерцията.

Нека сега разгледаме две важни последици на тези отношения.

Връзката на масата и енергията. Според (9.19) всяка промяна в телесното тегло се придружава от промени в покой енергия;

Това твърдение се нарича отношението между масата и енергията.

Взаимовръзка на маса и енергия води до факта, че общата маса на взаимодействащи частици не запазва. Да разгледаме следния пример. Нека две частици маса. движещи се един към друг с равни скорости подложи нееластично сблъсък. От закона за запазване на енергията, от това следва, че

където - маса на частиците, образувани.

Следователно, теглото на получените частици по-големи от сумата на масите на частици прекурсорни. Увеличението на тегло се дължи на факта, че кинетичната енергия се трансформира в еквивалентно количество енергия на покой, което доведе до увеличаване на теглото. При разпадането на частицата в покой в ​​продължение на няколко частици, има обратното явление.

Частици с нула маса. Нютоновата механика не позволява съществуването на частици с нулева маса. Законите на релативистични механика не са в съответствие с наличието на такива частици.

Формули (9.16) и (9.20), че частиците почивка маса енергия и може да има пулс, само ако тя се движи със скоростта на светлината. В този случай и двете формули са под формата на 0/0, което не означава, обаче, несигурността на енергия и импулс на такава частица. Според (19) за отношенията между тях се изразява чрез отношението

Сред тези частици принадлежат фотон. Скоростта на движение на светлината, това е само състоянието, в което могат да съществуват тези частици. Спирането на такава частица е еквивалентно на изчезването.