Принцип относительности Галилея.

Лекции по физике 1 курс Специальная теория относительности

Рассмотрим тело массой , состоящее из  частиц с массами . Тело не будет распадаться на образующие его частицы при условии, что эти частицы связаны друг с другом. Эту связь можно охарактеризовать энергией связи , которую нужно затратить, чтобы разорвать связь между частицами и разнести их на такие расстояния, при которых взаимодействием частиц друг с другом можно пренебречь. Энергия связи равна:

. (12.114)

В качестве примера рассмотрим ядро , масса которого равна . Оно состоит из 92 протонов с массой   и 146 нейтронов с массой . В этом случае энергия связи протонов и нуклонов в ядре равна:

. В данном случае энергия связи положительна, так как масса ядра  меньше суммы масс составляющих это ядро нуклонов.

Частицы с нулевой массой

 Законы ньютоновской механики не допускают существования частиц с нулевой массой. Такие частицы под действием ничтожно малой силы получили бы бесконечно большое ускорение. Однако, существование частиц с   не противоречит законам релятивистской механики. Согласно формулам:

 и   (12.115)

частица с массой  может обладать отличными от нуля импульсом и энергией лишь в том случае, если скорость частицы (с точки зрения математики имеем неопределенность типа , которую с помощью правила Лопиталя можно свести к конечному значению). Таким образом, частицы с нулевой массой могут существовать лишь двигаясь со скоростью света в вакууме. Учитывая полученное ране соотношение:

, (12.116)

получаем, что для частиц с  и  справедливо:

. (12.117)

 Примером частицы с нулевой массой может служить фотон. Энергия фотона равна

, (12.118)

где  - постоянная Планка;  - частота электромагнитного излучения, соответствующего этому фотону. В таком случае импульс фотона равен:

. (12.119)

Свет представляет собой поток фотонов. При поглощении света поверхностью некоторого тела, этому телу сообщается импульс. В результате возникает давление, оказываемое светом на тело.

Пусть на единичную площадку поверхности тела падает в единицу времени и поглощается этой площадкой  фотонов, т.е. поглощаемая энергия равна:

. (12.120)

Тогда площадке будет сообщаться импульс

. (12.121)

Импульс, поглощаемый в единицу времени, равен силе, действующей на тело. Следовательно, тело будет испытывать давление, равное , где  - плотность потока энергии, т.е. энергия, падающая на единицу поверхности в единицу времени. Давление света достаточно мало. Например, на расстоянии  от источника света силой в  поверхность испытывает давление .

Релятивистская механика Механика Ньютона, или, как говорят, классическая механика, основана на принципе относительности Галилея, согласно которому все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Математически принцип относительности в классической механике выражается с помощью преобразования Галилея - закона сложения скоростей при переходах от одной инерциальной системы отсчета к другой.
b26c2da8
Специальная теория относительности