Университеты и ВУЗы Белгорода
Афиша развлечений Белгорода
Другие новости по теме:
где m0c2 — энергия покоя.Таким образом, энергия тела равняется сумме энергии покоя и классической кинетической энергии.В классической физике нас интересует только разность энер]гий. Вычитая, например, начальную энергию тела, участвующего в каком-либо процессе, из его конечной энергии, получаем изме]нение энергии в данном процессе. Если масса покоя тела т0 не изменяется в процессе, то при образовании разностей энергий первый член в выражении энергии выпадает. Описывая такие процессы, можно уже с самого начала не записывать этот член. Отсюда видно, что классическое (выражение для энергии можно использовать при энергетических вычислениях только тогда, ког]да выполняются два условия:а)PPP скорость рассматриваемого тела мала по сравнению со скоростью света;б)PPP массы покоя участвующих в исследуемом процессе тел не изменяются.Если одно из этих условий не выполнено, то при вычисле]ниях необходимо пользоваться релятивистским выражением энер]гии (7).
Если скорость v мала по сравнению со скоростью света, то все члены, начиная с третьего, будут очень малы (в знаменателе сто]ит скорость света), и мы можем их не учитывать. Релятивистская энергия тела, движущегося с малой скоростью, достаточно точно выражается формулой
По теории относительности в случае, когда скорость тела оченьP близка кP скоростиPP света,PP энергияPP тела становится неограниченно большой. Другими словами: ре]лятивистская энергия тела может стать сколь угодно боль]шой, если только скорость тела достаточно близка к ско]рости света. На основе данных табл. 7 составлены графики рис. 42.Выражение для релятивистской энергии может быть записа]но в виде бесконечного ряда. Первые члены этого ряда таковы:
Рис. 42. Сравнение классической энергии тела (сплошная линия) и релятивистской энергии (пунктирная линия), E0P обозначает энер]гию покоя тела
Простые расчеты показывает, что энергия покоя очень велика даже для малых тел. Так, например, для тела, маc]са покоя которого равна 1 г, энергия покоя составляет 99 180 000 миллионов килограммометров. За счет этой энергии можно было бы поднять груз весом в 918 000 т на высоту 10 км. Такой колоссальный запас энергии со]держит в себе 1 г вещества — на это указывает нам тео]рия относительности. Классическая же физика не мо]жет сказать ничего о существовании подобной энергии. В табл. 7 за единицу энергии выбрана энергия покоя Е0. Если скорость тела приближается к скорости света, классическая кинетическая энергия, вычисленная соглас]но формуле классической физики, становится равной по]ловине энергии покоя, т. е. половине той энергии, которую согласно теории относительности имеет уже покоящееся тело.
ТаблицаP 7Сравнение классической кинетической энергии тела с релятивистской энергией
(индексом r у Е мы подчеркиваем, что здесь мы имеем де]ло с выведенным в теории относительности релятивист]ским выражением для энергии).Формула (7) значительно отличается от формулы (6) даже для покоящегося тела. Если скорость ѵ равна нулю, формула классической механики дает кинетическую энер]гию, равную нулю. В релятивистском выражении при ѵ=0 энергия равна не нулю, а m0с2. Релятивистскую энергию покоящегося тела назовем энергией покоя и обозначим че]рез Е0. (Сравнение классической кинетической энергии те]ла с релятивистской приведено в табл. 7.)E0 = m0с2PPP (8)
Под энергией тела физики понимают запас работы, за]ключенный в теле. Работа в физике — это любое преодо]ление воздействия. Когда мяч разбивает окно, он соверша]ет работу. У летевшего мяча был запас энергии, часть ко]торой была затрачена на то, чтобы разбить стекло.Классическая механика утверждает, что энергия сво]бодного тела обусловлена только его движением, это так называемая кинетическая энергия. Если тело с массой то движется со скоростью v, то его кинетическая энергия Е выражается в классической физике известной формулойE=m0*v2/2PPP (6)(индексом нуль при m мы подчеркиваем, что масса не за]висит от скорости движения тела).Кинетическая энергия определяется скоростью тела. Скорость же, как известно, в свою очередь, зависит от си]стемы отсчета. Отсюда видно, что кинетическая энергия тела зависит от системы отсчета. В каждой системе отсче]та энергия имеет свое значение. Следовательно, энергия даже в классической механике является относительной ве]личиной.С относительностью кинетической энергии мы часто встречаемся в повседневной жизни. Например, кинетиче]ская энергия маленького камня, брошенного в воздух, не]велика относительно Земли. Относительно же быстро мча]щейся автомашины кинетическая энергия этого камня уже достаточна для того, чтобы разбить ветровое стекло автомашины и даже поранить водителя. Известны случаи, когда вылетевшие из-под колес передней автомашины ка]мушки причиняли серьезные повреждения движущейся следом автомашине.Что говорит теория относительности об энергии свобод]ного тела? Выше мы видели, что поправки, которые тео]рия относительности вносит в классическую механику, при малых скоростях совершенно незначительны, только для больших скоростей они становились существенными. Ка]залось бы, можно ожидать, что так же будет обстоять дело и с энергией: при малых скоростях формула для энергии в теории относительности будет совпадать с формулой (6); при больших скоростях будут наблюдаться отличия. Од]нако эти ожидания в действительности не оправдываются.Если масса покоя тела m0 и скорость ѵ, то энергия его в теории относительности выражается формулой
» » » Энергия
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
Энергия » Университеты и Вузы Белгорода
Комментариев нет:
Отправить комментарий