Misa ya chembe ya uhusiano

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:42

Mnamo 1905, Albert Einstein alichapisha nadharia yake ya uhusiano, ambayo kwa kiasi fulani ilibadilisha uelewa wa sayansi kuhusu ulimwengu unaotuzunguka. Kulingana na mawazo yake, fomula ya misa ya uhusiano ilipatikana.

Uhusiano Maalum

Jambo zima ni kwamba katika mifumo inayosogea kulingana na nyingine, michakato yoyote huendelea kwa njia tofauti. Hasa, hii inaonyeshwa, kwa mfano, katika ongezeko la wingi na ongezeko la kasi. Ikiwa kasi ya mfumo ni kidogo sana kuliko kasi ya mwanga (υ << c=3 10⁸), basi mabadiliko haya kwa kivitendo hayataonekana, kwani yatakuwa na sifuri. Walakini, ikiwa kasi ya harakati iko karibu na kasi ya mwanga (kwa mfano, sawa na moja ya kumi yake), basi viashiria kama misa ya mwili, urefu wake na wakati wa mchakato wowote utabadilika. Kwa kutumia fomula zifuatazo, inawezekana kukokotoa thamani hizi katika fremu ya marejeleo inayosonga, ikijumuisha wingi wa chembe relativitiki.

Hapa l₀, m₀ na t₀ - urefu wa mwili, uzito wake na muda wa mchakato katika mfumo wa kusimama, na υ ni kasi ya kitu.

Kulingana na nadharia ya Einstein, hakuna mwili unaoweza kuongeza kasi zaidi ya kasi ya mwanga.

Misa ya kupumzika

Swali la salio la chembe relativitiki huzuka kwa usahihi katika nadharia ya uhusiano, wakati uzito wa mwili au chembe huanza kubadilika kulingana na kasi. Ipasavyo, misa iliyobaki ni misa ya mwili, ambayo wakati wa kipimo imepumzika (bila kukosekana kwa harakati), ambayo ni, kasi yake ni sifuri.

Mizani ya uwiano wa mwili ni mojawapo ya vigezo kuu katika kuelezea mwendo.

Kanuni ya upatanifu

Baada ya ujio wa nadharia ya Einstein ya uhusiano, marekebisho fulani ya mechanics ya Newton iliyotumika kwa karne kadhaa yalihitajika, ambayo hayangeweza kutumika tena wakati wa kuzingatia mifumo ya marejeleo inayosonga kwa kasi inayolinganishwa na kasi ya mwanga. Kwa hiyo, ilikuwa ni lazima kubadili equations zote za mienendo kwa kutumia mabadiliko ya Lorentz - mabadiliko katika kuratibu za mwili au uhakika na wakati wa mchakato wakati wa mpito kati ya muafaka wa inertial wa kumbukumbu. Ufafanuzi wa mabadiliko haya unategemea ukweli kwamba katika kila sura ya inertia ya kumbukumbu sheria zote za kimwili zinafanya kazi kwa usawa na kwa usawa. Kwa hivyo, sheria za asili hazitegemei kwa vyovyote vile uchaguzi wa sura ya marejeleo.

Kutoka kwa mabadiliko ya Lorentz, mgawo mkuu wa mechanics relativitiki umeonyeshwa, ambayo imefafanuliwa hapo juu na inaitwa herufi α.

Kanuni ya mawasiliano yenyewe ni rahisi sana - inasema kwamba nadharia yoyote mpya katika hali fulani itatoa matokeo sawa nauliopita. Hasa, katika mechanics inayohusiana, hii inaonyeshwa na ukweli kwamba kwa kasi ambayo ni ndogo sana kuliko kasi ya mwanga, sheria za mechanics ya classical hutumiwa.

Chembe ya uhusiano

Chembe relativitiki ni chembe inayosogea kwa kasi inayolingana na kasi ya mwanga. Mwendo wao unaelezewa na nadharia maalum ya uhusiano. Kuna hata kikundi cha chembe ambazo uwepo wake unawezekana tu wakati wa kusonga kwa kasi ya mwanga - hizi huitwa chembe bila misa au zisizo na misa, kwani wakati wa kupumzika misa yao ni sifuri, kwa hivyo hizi ni chembe za kipekee ambazo hazina chaguo la kufanana katika hali isiyo ya kawaida. -uhusiano, mechanics ya zamani.

Yaani uzito uliosalia wa chembe relativitiki inaweza kuwa sufuri.

Chembe inaweza kuitwa relativistic ikiwa nishati yake ya kinetiki inaweza kulinganishwa na nishati inayoonyeshwa na fomula ifuatayo.

Mfumo huu hubainisha hali ya kasi inayohitajika.

Nishati ya chembe pia inaweza kuwa kubwa kuliko nishati yake ya kupumzika - hizi huitwa ultrarelativistic.

Ili kuelezea mwendo wa chembe kama hizo, mekanika ya quantum hutumiwa katika hali ya jumla na nadharia ya uga wa quantum kwa maelezo ya kina zaidi.

Muonekano

Chembechembe zinazofanana (zote relativistic na ultrarelativistic) katika umbo lao la asili zinapatikana tu katika mionzi ya ulimwengu, yaani, mionzi ambayo chanzo chake kiko nje ya Dunia, ya asili ya sumakuumeme. Zinaundwa na mwanadamu kwa njia bandia.katika accelerators maalum - kwa msaada wao, aina kadhaa za chembe zilipatikana, na orodha hii inasasishwa mara kwa mara. Kituo kama hicho ni, kwa mfano, Large Hadron Collider iliyoko Uswizi.

Elektroni zinazoonekana wakati wa kuoza kwa β pia wakati mwingine zinaweza kufikia kasi ya kutosha kuziainisha kuwa zinazohusiana. Uzito wa relativitiki wa elektroni pia unaweza kupatikana kwa kutumia fomula zilizoonyeshwa.

Dhana ya wingi

Misa katika mechanics ya Newton ina sifa kadhaa za lazima:

Mvuto wa mvuto wa miili hutokana na wingi wao, yaani, inategemea moja kwa moja.
Uzito wa mwili hautegemei uchaguzi wa mfumo wa kumbukumbu na haubadiliki inapobadilika.
Inertia ya mwili hupimwa kwa uzito wake.
Ikiwa mwili uko katika mfumo ambao hakuna michakato kutokea na ambayo imefungwa, basi wingi wake hautabadilika (isipokuwa kwa uhamishaji wa usambazaji, ambao ni polepole sana kwa yabisi).
Uzito wa mwili mchanganyiko huundwa na wingi wa sehemu zake binafsi.

Kanuni za Uhusiano

kanuni ya Galilaya ya uhusiano

Kanuni hii iliundwa kwa ajili ya mechanics isiyohusiana na inaonyeshwa kama ifuatavyo: bila kujali kama mifumo imepumzika au inafanya harakati yoyote, michakato yote ndani yake inaendelea kwa njia ile ile.

Kanuni ya Einstein ya uhusiano

Kanuni hii inatokana na itikadi mbili:

Kanuni ya Galileo ya uhusianopia hutumiwa katika kesi hii. Hiyo ni, katika CO yoyote, sheria zote za asili hufanya kazi kwa njia ile ile.
Kasi ya mwanga daima ni sawa na katika mifumo yote ya marejeleo, bila kujali kasi ya chanzo cha mwanga na skrini (kipokezi cha mwanga). Ili kuthibitisha ukweli huu, idadi ya majaribio yalifanywa, ambayo yalithibitisha kikamilifu nadhani ya awali.

Misa katika mechanics ya uhusiano na Newton

Tofauti na mechanics ya Newton, katika nadharia ya relativitiki, wingi hauwezi kuwa kipimo cha kiasi cha nyenzo. Ndiyo, na molekuli ya relativistic yenyewe inafafanuliwa kwa njia ya kina zaidi, na kuacha iwezekanavyo kuelezea, kwa mfano, kuwepo kwa chembe bila molekuli. Katika mechanics ya uhusiano, umakini maalum hulipwa kwa nishati badala ya misa - ambayo ni, jambo kuu ambalo huamua mwili wowote au chembe ya msingi ni nishati au kasi yake. Kasi inaweza kupatikana kwa kutumia fomula ifuatayo

Hata hivyo, wingi wa chembe iliyosalia ni sifa muhimu sana - thamani yake ni nambari ndogo sana na isiyo imara, kwa hivyo vipimo vinashughulikiwa kwa kasi ya juu na usahihi. Nishati iliyosalia ya chembe inaweza kupatikana kwa kutumia fomula ifuatayo

Sawa na nadharia za Newton, katika mfumo uliojitenga, uzito wa mwili ni thabiti, yaani haubadiliki na wakati. Pia haibadiliki wakati wa kuhama kutoka CO moja hadi nyingine.
Hakuna kipimo cha hali ya hewa kabisamwili unaosonga.
Mizani ya kiuwiano ya mwili unaosonga haubainishiwi na athari za nguvu za uvutano juu yake.
Ikiwa uzito wa mwili ni sifuri, basi lazima uende kwa kasi ya mwanga. Mazungumzo sio kweli - sio tu chembe zisizo na wingi zinaweza kufikia kasi ya mwanga.
Jumla ya nishati ya chembe relativitiki inawezekana kwa kutumia usemi ufuatao:

misa ya mapumziko ya chembe relativitiki

Asili ya wingi

Hadi wakati fulani katika sayansi iliaminika kuwa wingi wa chembe yoyote ni kwa sababu ya asili ya sumakuumeme, lakini kwa sasa imejulikana kuwa kwa njia hii inawezekana kuelezea sehemu ndogo tu - kuu. mchango hutolewa na asili ya mwingiliano mkali unaotokana na gluons. Hata hivyo, mbinu hii haiwezi kueleza wingi wa chembe kumi na mbili, ambayo asili yake bado haijafafanuliwa.

Ongezeko la wingi wa uhusiano

Matokeo ya nadharia na sheria zote zilizoelezwa hapo juu zinaweza kuonyeshwa kwa mchakato unaoeleweka, ingawa ni wa kushangaza. Ikiwa mwili mmoja huhamia jamaa na mwingine kwa kasi yoyote, basi vigezo vyake na vigezo vya miili ya ndani, ikiwa mwili wa awali ni mfumo, hubadilika. Bila shaka, kwa kasi ya chini, hii haitaonekana, lakini athari hii bado itakuwepo.

Mtu anaweza kutoa mfano rahisi - mwingine kukosa muda katika treni inayotembea kwa kasi ya 60 km/h. Kisha, kulingana na fomula ifuatayo, mgawo wa mabadiliko ya kigezo huhesabiwa.