E = interpretación de MC 2
1. La velocidad de la luz esférica emitida por cualquier fuente de luz en todos los sistemas de referencia inercial es isotrópica, siempre C;
2. Las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales.
Si tu velocidad al caminar es V y estás en un autobús que viaja a velocidad U, entonces cuando caminas en la misma dirección que el autobús, tu velocidad en el suelo es u+v, cuando Cuando caminas en sentido contrario, es U-V. Pasas 1 minuto en el autobús y otros pasan 1 minuto en tierra. Esto es sentido común en nuestras mentes. Es también la famosa transformación galileana en física y es el pilar de toda la mecánica clásica. Esta teoría sostiene que el espacio es independiente de los distintos objetos que se mueven en él, y que el tiempo transcurre de manera uniforme y lineal, lo cual es igual para cualquier observador.
La transformación anterior contradice exactamente los supuestos de la relatividad especial.
De hecho, antes de que Einstein propusiera la teoría especial de la relatividad, la gente observaba muchos fenómenos que eran inconsistentes con el sentido común. El físico Lorenz propuso la transformación de Lorentz para corregir este edificio de la física clásica que estaba a punto de ser derribado, pero no pudo explicar por qué se produjo este fenómeno. Simplemente escribió una fórmula empírica, la transformación de Lorentz, que podría derivarse mediante la relatividad pura basándose en los hechos observados en ese momento.
Entonces la relación masa-velocidad se puede derivar basándose en esta fórmula, es decir, el tiempo disminuirá a medida que aumenta la velocidad, la masa aumentará y la longitud disminuirá.
La relación entre la masa real de un objeto y su estado de movimiento se puede expresar como: (m es la masa real, m es la masa en reposo)
Cuando se aplica una fuerza externa actúa sobre la masa en reposo m. Cuando la partícula experimenta un desplazamiento ds, su incremento de energía cinética es dEk=Fds. Si las direcciones de la fuerza externa y el desplazamiento son las mismas, la fórmula anterior se convierte en dek = FDS. Si el tiempo en que una fuerza externa actúa sobre la partícula es dt, entonces bajo la acción del impulso de fuerza externa Fdt, el incremento de momento de la partícula es dp = Fdt. Considerando v=ds/dt, la expresión de la velocidad de la partícula es V. ) dm+mvdv, la fórmula de la masa cuadrada de Einstein que cambia con la velocidad del objeto, obtenemos (m?)(c?-v?)=m *¿do? Diferenciar: mvdv=(c?-v?)dm, sustituirlo en la fórmula anterior, dEk=c? *Deutsche Mark. La fórmula anterior muestra que cuando la velocidad v de una partícula aumenta, su masa m y su energía cinética Ek aumentan dEk = c siempre se mantienen entre el incremento de masa dm y el incremento de energía cinética dEk. *dm representa la relación proporcional en magnitud. Cuando v=0, ¿masa m=m? , energía cinética Ek=0, correspondientemente, la integral de la fórmula anterior, es decir, ∫Ek? dEk=∫m? ¿mc? *dm(de m? producto a m)Ek=mc? -¿metro? ¿do?
La fórmula anterior es la expresión de la energía cinética en la teoría de la relatividad. Einstein introdujo aquí una perspectiva única nunca antes vista en la mecánica clásica. ¿Puso M? ¿do? Se llama energía estática de un objeto, ¿qué pasa con mc? Esto se llama energía en movimiento. Usamos e respectivamente. Y E significa: ¿E=mc? ,¿MI? =metro? ¿do?
1. Tres expresiones de la ecuación masa-energía
Expresión 1: e? =metro? ¿do?
¿La m en la fórmula anterior? es la masa en reposo del objeto, m. ¿do? Es la energía estática de un objeto.
Expresión 2: δ e = δ MC?
El δm en la fórmula anterior suele ser el cambio en la masa estática del objeto, es decir, la pérdida de masa. δE es el cambio en la energía estática del objeto. De hecho, esta expresión es la forma diferencial de la expresión 1. 1 es la expresión más utilizada y la expresión que los estudiantes malinterpretan con mayor facilidad.
En segundo lugar, la energía estática de un objeto
La energía estática de un objeto es su energía interna total, incluida la energía cinética del movimiento molecular, la energía potencial de las interacciones intermoleculares y la energía que une los átomos, la energía química, la energía electromagnética que une los núcleos y los electrones de un átomo, la energía de unión de los protones y neutrones en el núcleo... La revelación de la energía estática de un objeto es una de las Corolarios más importantes de la teoría de la relatividad, que afirma que el interior de una partícula estacionaria todavía hay movimiento. Las partículas de cierta masa tienen una cierta cantidad de energía de movimiento interno. Por otro lado, las partículas con una determinada energía de movimiento interno presentan una determinada masa inercial. En el proceso de transformación de partículas elementales, es posible liberar toda la energía estática contenida en las partículas y convertirla en energía cinética utilizable.
Por ejemplo, ¿cuando se trata de π? Cuando un mesón se desintegra en dos fotones, dado que los fotones tienen masa en reposo cero y no tienen energía en reposo, π? Toda la energía restante contenida en el mesón.
En tercer lugar, la relación entre masa y energía
En la mecánica clásica, la masa y la energía son independientes entre sí, pero en la mecánica relativista, la energía y la masa son solo dos aspectos de la mecánica. propiedades de los objetos. De esta forma se amplía enormemente la extensión del concepto de masa en la teoría de la relatividad. Einstein señaló: "Si un objeto emite energía δ E en forma de radiación, su masa disminuye". En cuanto a si la energía perdida por un objeto se convierte en energía radiante, obviamente es irrelevante aquí, por lo que llegamos a una conclusión relativamente general. La masa de un objeto es una medida de la energía que contiene. "Y señaló también: "Este resultado es de especial importancia teórica, porque en este resultado, la masa inercial y la energía de un sistema de objetos aparecen en la misma actitud..., y en cualquier caso nos es imposible determinarlo claramente. distinguir la calidad "real" y la calidad "realizada" del sistema. Parece más natural pensar en cualquier masa inercial como una reserva de energía. "De esta manera, las leyes independientes de conservación de masa y conservación de energía en la mecánica clásica se combinan para formar una 'ley de conservación de masa y energía' unificada, que refleja plenamente la unidad de la materia y el movimiento.
Masa y energía La ecuación muestra que la masa y la energía son inseparables y están relacionadas. Por un lado, cualquier sistema material puede denominarse por masa M y energía E al mismo tiempo, por otro lado, cuando la energía de un sistema disminuye, su masa también disminuye. Cuando otro sistema acepta y agrega energía, su masa también aumenta en consecuencia.
Cuarto, pérdida de masa y conservación de masa
Cuando un grupo de partículas forma un objeto compuesto. , debido a Hay energía de interacción y energía de movimiento relativo entre las partículas. Cuando todo el objeto está en un estado estacionario, su energía total generalmente no es igual a la suma de las energías estáticas de todas las partículas, donde mi? dos se llama energía de enlace del objeto: δE = mi? -E? En consecuencia, la masa en reposo del objeto no es igual a La suma de las masas en reposo se llama pérdida de masa: δ m = ∑ mi. ? -M? Existe una relación entre la pérdida de masa y la energía de enlace:
La explicación de esta fórmula en los libros de texto de física de la escuela secundaria es superficial. Algunos estudiantes creen erróneamente que durante las reacciones nucleares, la masa ya no se conserva y. la masa faltante se convierte en energía.
Sabemos que la conversión y conservación de la masa son objetos. La ley más básica en el proceso de movimiento del sistema es que la conservación de la masa es la conservación de la masa estática a bajas velocidades. La masa estática y la masa en movimiento se convierten entre sí a altas velocidades y la masa total aún se conserva. Por ejemplo, en el fenómeno de los grupos de electrones y fotones, cuando un electrón o un fotón de alta energía ingresa a una sustancia. Con un número atómico elevado, se pueden generar muchos electrones y fotones en una distancia corta. Durante este proceso en cascada, la masa en reposo y la masa en movimiento de la partícula se convierten entre sí, pero la masa total permanece conservada antes y después de la cascada. Otro ejemplo, el proceso de radiación de la luz es el proceso de convertir la energía interna del sistema de radiación en energía radiante. La correspondiente reducción de la masa del sistema de radiación solo significa que parte de su masa se convierte en masa de fotones. /p>
La teoría de la relatividad de Einstein. Y la ley de conservación de la masa
Se sabe que hay masa en movimiento, por lo que la ley de conservación de la masa sólo se cumple en química, porque la química tampoco puede hacerlo. crear materia ni destruir materia
Por ejemplo, los electrones y. Los electrones negativos chocan y se aniquilan
La energía se conserva, pero la masa no necesariamente se conserva. E=mc? Hablando de la velocidad de la luz
Nota: La teoría de la relatividad de Einstein se basa en ella El principio de la relatividad y el principio de la velocidad constante de la luz Lo que Einstein dio no es matemática, sino una. parámetro en física!
La teoría de la equivalencia masa-energía es la ecuación masa-energía de Einstein, que revela la ecuación masa-energía La relación entre e representa la energía contenida en un objeto estacionario, m representa su masa. , y c representa la velocidad de la luz. Esto significa que cuando la molécula atómica con masa M es M ' y M '', la energía liberada es enorme. Ésta es la base teórica de la bomba atómica.
Es el corolario más importante de la teoría especial de la relatividad de Einstein, que es la famosa ecuación: E=mc? ; (Energía = masa/velocidad de la luz al cuadrado), donde e es energía y m es la masa de los protones más los neutrones menos el núcleo (debido a la pérdida de masa, la masa del núcleo siempre es menor que la suma de las masas de los protones y neutrones que forman el núcleo), c es la velocidad de la luz, es decir, toda la materia contiene la energía de los protones más los neutrones menos la masa del núcleo multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz; Esto explicaría por qué los objetos no pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz.
Toda la energía de un objeto en reposo está contenida en su masa en reposo. Una vez en movimiento, se genera energía cinética. Como la masa y la energía son equivalentes, la energía en movimiento se suma a la masa, lo que significa que la masa del objeto en movimiento aumentará. Cuando un objeto viaja mucho más lento que la velocidad de la luz, la masa añadida es muy pequeña. Por ejemplo, cuando la velocidad alcanza el 10% de la velocidad de la luz, la masa sólo aumenta un 0,5%. Pero a medida que la velocidad se acerca a la de la luz, la masa que añade es significativa. Por ejemplo, cuando la velocidad alcanza el 90% de la velocidad de la luz, su masa pasa a ser más del doble de la masa normal. En este punto el objeto requiere más energía para seguir acelerando. Cuando la velocidad es cercana a la velocidad de la luz, la masa aumenta linealmente a medida que aumenta la velocidad. Cuando la velocidad es infinitamente cercana a la velocidad de la luz, la masa tiende al infinito, lo que requiere energía infinita. Por tanto, es imposible que cualquier objeto se mueva a la velocidad de la luz. Sólo las partículas con masa cero (es decir, la materia sin masa intrínseca) pueden moverse a la velocidad de la luz, como los fotones.