Në vitin 1905, Albert Ajnshtajni botoi teorinë e tij të relativitetit, e cila ndryshoi disi të kuptuarit e shkencës për botën përreth nesh. Bazuar në supozimet e tij, u mor formula për masën relativiste.
Relativiteti Special
E gjithë çështja është se në sistemet që lëvizin në raport me njëri-tjetrin, çdo proces zhvillohet disi ndryshe. Konkretisht, kjo shprehet, për shembull, në një rritje të masës me një rritje të shpejtësisë. Nëse shpejtësia e sistemit është shumë më e vogël se shpejtësia e dritës (υ << c=3 108), atëherë këto ndryshime praktikisht nuk do të jenë të dukshme, pasi ato do të priren në zero. Sidoqoftë, nëse shpejtësia e lëvizjes është afër shpejtësisë së dritës (për shembull, e barabartë me një të dhjetën e saj), atëherë tregues të tillë si masa e trupit, gjatësia e saj dhe koha e çdo procesi do të ndryshojnë. Duke përdorur formulat e mëposhtme, është e mundur të llogariten këto vlera në një kornizë referimi në lëvizje, duke përfshirë masën e një grimce relativiste.
Këtu l0, m0 dhe t0 - gjatësia e trupit, masa e tij dhe koha e procesit në një sistem të palëvizshëm, dhe υ është shpejtësia e objektit.
Sipas teorisë së Ajnshtajnit, asnjë trup nuk mund të përshpejtohet më shpejt se shpejtësia e dritës.
Masë pushimi
Çështja e masës së mbetur të një grimce relativiste lind pikërisht në teorinë e relativitetit, kur masa e një trupi ose grimce fillon të ndryshojë në varësi të shpejtësisë. Prandaj, masa e pushimit është masa e trupit, e cila në momentin e matjes është në qetësi (në mungesë të lëvizjes), domethënë shpejtësia e tij është zero.
Masa relativiste e një trupi është një nga parametrat kryesorë në përshkrimin e lëvizjes.
Parimi i konformitetit
Pas ardhjes së teorisë së relativitetit të Ajnshtajnit, u kërkua një rishikim i mekanikës Njutoniane të përdorur për disa shekuj, i cili nuk mund të përdorej më kur konsideronim sistemet e referencës që lëviznin me një shpejtësi të krahasueshme me shpejtësinë e dritës. Prandaj, ishte e nevojshme të ndryshoheshin të gjitha ekuacionet e dinamikës duke përdorur transformimet e Lorencit - një ndryshim në koordinatat e një trupi ose pikë dhe kohë të procesit gjatë kalimit midis kornizave inerciale të referencës. Përshkrimi i këtyre transformimeve bazohet në faktin se në çdo kornizë inerciale të referencës të gjitha ligjet fizike funksionojnë në mënyrë të barabartë dhe të barabartë. Kështu, ligjet e natyrës nuk varen në asnjë mënyrë nga zgjedhja e kornizës së referencës.
Nga transformimet e Lorencit shprehet koeficienti kryesor i mekanikës relativiste, i cili është përshkruar më sipër dhe quhet shkronja α.
Vetë parimi i korrespondencës është mjaft i thjeshtë - thotë se çdo teori e re në një rast të veçantë do të japë të njëjtat rezultate sie mëparshme. Konkretisht, në mekanikën relativiste, kjo reflektohet nga fakti se në shpejtësi shumë më të vogla se shpejtësia e dritës, përdoren ligjet e mekanikës klasike.
grimca relativiste
Një grimcë relativiste është një grimcë që lëviz me një shpejtësi të krahasueshme me shpejtësinë e dritës. Lëvizja e tyre përshkruhet nga teoria speciale e relativitetit. Madje ekziston një grup grimcash ekzistenca e të cilave është e mundur vetëm kur lëvizin me shpejtësinë e dritës - këto quhen grimca pa masë ose thjesht pa masë, pasi në qetësi masa e tyre është zero, prandaj këto janë grimca unike që nuk kanë mundësi analoge në jo. -mekanika relativiste, klasike.
Dmth, masa e mbetur e një grimce relativiste mund të jetë zero.
Një grimcë mund të quhet relativiste nëse energjia e saj kinetike mund të krahasohet me energjinë e shprehur me formulën e mëposhtme.
Kjo formulë përcakton kushtin e kërkuar të shpejtësisë.
Energjia e një grimce mund të jetë gjithashtu më e madhe se energjia e saj e pushimit - këto quhen ultrarelativiste.
Për të përshkruar lëvizjen e grimcave të tilla, mekanika kuantike përdoret në rastin e përgjithshëm dhe teoria kuantike e fushës për një përshkrim më të gjerë.
Pamja
Grimca të ngjashme (si relativiste ashtu edhe ultrarelativiste) në formën e tyre natyrore ekzistojnë vetëm në rrezatimin kozmik, pra rrezatim burimi i të cilit është jashtë Tokës, me natyrë elektromagnetike. Ato janë krijuar artificialisht nga njeriu.në përshpejtuesit specialë - me ndihmën e tyre u gjetën disa dhjetëra lloje grimcash, dhe kjo listë azhurnohet vazhdimisht. Një objekt i tillë është, për shembull, Përplasësi i Madh Hadron i vendosur në Zvicër.
Elektronet që shfaqen gjatë zbërthimit β ndonjëherë mund të arrijnë shpejtësi të mjaftueshme për t'i klasifikuar ato si relativiste. Masa relativiste e një elektroni mund të gjendet gjithashtu duke përdorur formulat e treguara.
Koncepti i masës
Masa në mekanikën njutoniane ka disa veti të detyrueshme:
- Tërheqja gravitacionale e trupave lind nga masa e tyre, domethënë varet drejtpërdrejt nga ajo.
- Masa e trupit nuk varet nga zgjedhja e sistemit të referencës dhe nuk ndryshon kur ndryshon.
- Inercia e një trupi matet me masën e tij.
- Nëse trupi ndodhet në një sistem në të cilin nuk ndodhin procese dhe i cili është i mbyllur, atëherë masa e tij praktikisht nuk do të ndryshojë (përveç transferimit të difuzionit, i cili është shumë i ngadalshëm për trupat e ngurtë).
- Masa e një trupi të përbërë përbëhet nga masat e pjesëve të tij individuale.
Parimet e Relativitetit
Parimi Galileas i relativitetit
Ky parim u formulua për mekanikën jorelativiste dhe shprehet si më poshtë: pavarësisht nëse sistemet janë në qetësi apo nëse bëjnë ndonjë lëvizje, të gjitha proceset në to vazhdojnë në të njëjtën mënyrë.
parimi i relativitetit të Ajnshtajnit
Ky parim bazohet në dy postulate:
- Parimi i relativitetit të Galileospërdoret edhe në këtë rast. Kjo do të thotë, në çdo CO, absolutisht të gjitha ligjet e natyrës funksionojnë në të njëjtën mënyrë.
- Shpejtësia e dritës është absolutisht gjithmonë dhe në të gjitha sistemet e referencës e njëjtë, pavarësisht nga shpejtësia e burimit të dritës dhe ekranit (marrësit të dritës). Për të vërtetuar këtë fakt, u kryen një sërë eksperimentesh, të cilat konfirmuan plotësisht supozimin fillestar.
Masa në mekanikën relativiste dhe njutoniane
Ndryshe nga mekanika Njutoniane, në teorinë relativiste, masa nuk mund të jetë një masë e sasisë së materialit. Po, dhe vetë masa relativiste përkufizohet në një mënyrë më të gjerë, duke lënë të mundur shpjegimin, për shembull, ekzistencën e grimcave pa masë. Në mekanikën relativiste, vëmendje e veçantë i kushtohet energjisë dhe jo masës - domethënë, faktori kryesor që përcakton çdo trup ose grimcë elementare është energjia ose momenti i tij. Momenti mund të gjendet duke përdorur formulën e mëposhtme
Megjithatë, masa e mbetur e një grimce është një karakteristikë shumë e rëndësishme - vlera e saj është një numër shumë i vogël dhe i paqëndrueshëm, kështu që matjet trajtohen me shpejtësi dhe saktësi maksimale. Energjia e mbetur e një grimce mund të gjendet duke përdorur formulën e mëposhtme
- Ngjashëm me teoritë e Njutonit, në një sistem të izoluar, masa e një trupi është konstante, domethënë nuk ndryshon me kalimin e kohës. Gjithashtu nuk ndryshon kur lëviz nga një CO në tjetrin.
- Nuk ka absolutisht asnjë masë të inercisëtrupi në lëvizje.
- Masa relativiste e një trupi në lëvizje nuk përcaktohet nga ndikimi i forcave gravitacionale mbi të.
- Nëse masa e një trupi është zero, atëherë ai duhet të lëvizë me shpejtësinë e dritës. E kundërta nuk është e vërtetë - jo vetëm grimcat pa masë mund të arrijnë shpejtësinë e dritës.
- Energjia totale e një grimce relativiste është e mundur duke përdorur shprehjen e mëposhtme:
Natyra e masës
Deri në një kohë në shkencë besohej se masa e çdo grimce është për shkak të natyrës elektromagnetike, por tanimë është bërë e ditur se në këtë mënyrë është e mundur të shpjegohet vetëm një pjesë e vogël e saj - kryesore kontributi jepet nga natyra e ndërveprimeve të forta që lindin nga gluonet. Megjithatë, kjo metodë nuk mund të shpjegojë masën e një duzinë grimcash, natyra e të cilave ende nuk është sqaruar.
Rritje relativiste në masë
Rezultati i të gjitha teoremave dhe ligjeve të përshkruara më sipër mund të shprehet në një proces mjaft të kuptueshëm, megjithëse befasues. Nëse një trup lëviz në lidhje me një tjetër me çdo shpejtësi, atëherë parametrat e tij dhe parametrat e trupave brenda, nëse trupi origjinal është një sistem, ndryshojnë. Sigurisht, me shpejtësi të ulët, kjo praktikisht nuk do të jetë e dukshme, por ky efekt do të jetë ende i pranishëm.
Dikush mund të japë një shembull të thjeshtë - një tjetër i mbaron koha në një tren që lëviz me një shpejtësi prej 60 km/h. Më pas, sipas formulës së mëposhtme, llogaritet koeficienti i ndryshimit të parametrit.
Kjo formulë u përshkrua gjithashtu më lart. Duke zëvendësuar të gjitha të dhënat në të (për c ≈ 1 109 km/h), marrim rezultatin e mëposhtëm:
Natyrisht ndryshimi është jashtëzakonisht i vogël dhe nuk e ndryshon orën në një mënyrë që të jetë e dukshme.
