Класс!ная физика
Занимательные фишки - 7 класс Занимательные фишки - 8 класс Занимательные фишки - 9 класс 10-11 класс Диафильмы по физике

Знания нельзя купить, здесь их дают бесплатно!



Относительность массы

Популярно об Эйнштейне и СТО



Масса в мире больших скоростей - величина тоже относительная!

В теории относительности масса считается переменной и зависящей от скорости.

Масса - «едина в двух лицах».

Можно сказать, что она — мера количества вещества, притягиваемого Землей.
А можно сказать, что она — мера инерции, мера замедления разгона тела под действием силы, т.е. это - инертная масса.
Классическая механика рассматривает массу тела как постоянную величину.

Масса, рассматриваемая в классической механике, в релятивистской механике называется массой покоя.
Кроме того, релятивистская механика доказывает, что масса зависит не только от скорости, но и от направления силы, поэтому говорят о продольной массе и поперечной массе.


Пример


У меня в руках леденец массой 5 граммов.
Попробуем привести этот леденец в движение и, прикладывая силу, разогнать леденец до скорости света, хотя …

Любой современный физик знает, что нельзя разогнать в вакууме леденец не то, что быстрее, но даже до точной скорости света.



Предельная (световая) скорость недостижима ни для какого тела.
И вместе с тем сколь угодно близко подойти к световой скорости не запрещено ни леденцу, ни ракете, ни электрону.
От любой скорости, как угодно близкой к скорости света, до самой скорости света — дистанция принципиально непреодолимая.
Это вытекает из эйнштейновского закона сложения скоростей.

Итак, к леденцу, летящему в космосе (вдалеке от планет и звезд), я прикладываю силу.
Леденец ускоряется. А я, оставаясь «неподвижным», наблюдаю.
Сначала, пока скорость мала (вплоть до тысяч и даже десятков тысяч километров в секунду), ускорение леденца тем больше, чем больше приложенная к нему сила: а = F/m , т.е. точно соблюдается второй закон Ньютона.




Однако дальнейший разгон решительно не подчиняется старому закону: сила прежняя, а ускорение меньше.
У самой скорости света ускорение под действием прежней силы становится таким крохотным, что леденец практически перестает разгоняться.
Что ж, я неведомым способом увеличиваю силу.
В десятки, в тысячи, в миллиарды раз.
Но эффект мизерный - скорость почти не растет.
Приблизившись вплотную к скорости света, она словно «замораживается».

Теперь я могу прямо указать на виновницу «сверхньютоновского» упрямства разгоняющегося тела, это - масса.
По мере ускорения тела растет его инерция.
У самой скорости света ускорить тело практически невозможно, какую бы гигантскую силу ни прикладывать.
Значит, инерция, то есть инертная масса, леденца приближается к бесконечности.

Все это — с точки зрения любой инерциальной системы отсчета, т.е. не испытывающей ускорений.


Формула релятивистской массы:



Где m – релятивистская масса тела, т.е. «движущаяся» масса для «неподвижного» наблюдателя;
mo - масса покоя тела, т.е. масса, которую измерил на весах неподвижный относительно нее наблюдатель;
v - скорость тела;
с - скорость света.

Теперь я стою с леденцом в руке.
Тогда для наблюдателя, движущегося относительно меня со скоростью 299 999 997 м/c(если считать скорость света равной точно 300 000 км/c), леденец в моей руке будет весить 10 кг.
Выхватить у меня и удержать при таком весе леденец в руке он вряд ли сумеет!


Вывод


Основное положение классической механики - пропорциональность силы ускорению меняется в релятивистской механике.
Но, поскольку скорость света принята максимально возможной в природе, никакая сила не может более увеличить скорость тела, движущегося уже со скоростью света.
При этих условиях сила уже не вызывает ускорения.
В релятивистской механике тело тем труднее ускорить, чем больше его скорость.
Отсюда вытекает, что масса тела возрастает со скоростью.

Релятивистское изменение массы можно экспериментально обнаружить при скоростях, близких к скорости света, например, в явлениях ядерной физики.
Эффект увеличения массы на больших скоростях обязательно учитывают, строя ускорители заряженных частиц.
Современные ускорители — это машины, в которых полновластно распоряжается физика Эйнштейна, где законы теории относительности подтверждаются опытами.
Сегодня это стало неотъемлемой частью экспериментальной физики быстрых движений и высоких энергий.

Источник: из книг Г. Амфилова "Бегство от удивлениний", М. Льоцци "История физики"



Устали? - Отдыхаем!

Вверх