Закон взаємозв’язку маси і енергії



ФІЗИКА

Частина 4

ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ

Розділ 14 ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ СВІТЛА. ОСНОВИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

14.9. Закон взаємозв’язку маси і енергії

Нехай на вільне тіло з масою m діє сила F. Елементарна робота, яку виконує сила, переміщуючи тіло на відстань dl, становитиме dА = Fdl. Після перетворень дістанемо

Закон взаємозвязку маси і енергії

Де β = υ / с; υ – швидкість тіла; G – стала інтегрування. Оскільки m = const, робота А йде виключно на надання тілу кінетичної енергії:

Закон взаємозвязку маси і енергії

Сталу

G визначимо з умови, що при υ = 0 кінетична енергія тіла також дорівнюватиме нулю (Ек = 0). Із співвідношення (14.25) дістанемо G = – mс2. Тоді формула для кінетичної енергії набирає вигляду

Закон взаємозвязку маси і енергії

Або

Закон взаємозвязку маси і енергії

Кінетична енергія Ек частинки або тіла є не що інше, як різниця значень повної енергії цієї частинки (або тіла) у двох станах: руху зі швидкістю υ і спокою (при υ = 0). Тому відповідно (14.25) повна енергія Е частинки або тіла, що рухається поступально, а також їх повна енергія Е0 у стані спокою, яка називається енергією спокою. дорівнюють:

Закон взаємозвязку маси і енергії

class=""/>

Енергію спокою вільної частинки звичайно називають її власною енергією. Друге співвідношення (14.26) справедливе як для окремої частинки, так і для будь-якої системи частинок (зокрема, для атомного ядра, атома, молекули, твердого тіла). Воно виражає один із основних законів теорії відносності – закон взаємозв’язку маси і енергії: енергія спокою системи дорівнює добутку маси цієї системи на квадрат швидкості світла у вакуумі. Його називають також формулою Ейнштейна. Справедливість закону взаємозв’язку маси і енергії підтверджують численні експерименти в ядерній фізиці.

Із співвідношення (14.26) випливає, що будь-якому матеріальному об’єкту властиві маса і пропорційна їй енергія. Так, світлові хвилі, які несуть енергію Е, мають електромагнітну масу, що дорівнює Е/с2. А якщо світло має масу, то під впливом сили тяжіння воно має притягуватись тілами великих мас. Таке викривлення світлового променя в напрямі Сонця призводить до помітного зміщення уявного положення зірок, які спостерігають поблизу Сонця під час затемнення. Переконливим підтвердженням наявності маси світла є експеримент П. М. Лебедєва з визначення тиску світла, який засвідчує пропорційність між масою і енергією.

Закон пропорційності зв’язує дві фундаментальні властивості будь-яких матеріальних об’єктів – масу і енергію, які раніше вважалися незалежними одна від одної.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Грунтове середовище життя організмів.
Ви зараз читаєте: Закон взаємозв’язку маси і енергії