Кинетическая энергия. Уточненная формула для расчета
Рассмотрение общепринятых релятивистских формул. Обоснование Кауфманом зависимости массы электрона от скорости. Определение кинетической энергии массивных тел. Уточнение энергетических параметров частиц в экспериментальных установках и ускорителях.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.09.2022 |
| Размер файла | 21,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кинетическая энергия. Уточненная формула для расчета
И.В. ЕФИМОВ
Аннотация
энергетический электрон масса кинетический
Из общепринятых релятивистских формул выведена формула для расчета кинетической энергии, отличающаяся от формулы, применяемой в классической механике и показывающая, что кинетическая энергия движущихся тел не зависит от величины «релятивистской массы»
Основная часть
В классической физике кинетическая энергия тела определяется по формуле:
Ек = 0,5МоV2 (1)
Эта формула проверена экспериментально и применяется для расчета кинетической энергии систем и частиц, движущихся со скоростями, намного ниже скорости света. Классическая физика не рассматривает вопрос об изменении массы тел в зависимости от скорости, но в данном случае условимся считать, что М0 - это масса покоя.
Версия о зависимости массы электрона от скорости была обоснована Кауфманом в следствии трактовки проведенных экспериментов. В дальнейшем эта версия получила распространение применительно ко всем движущимся телам и объектам. Положение о возрастании массы движущихся тел является одним из основополагающих в релятивистской теории - СТО.
Релятивистская теория гласит: приращение кинетической энергии равно приращению массы, умноженной на с2:
Ек = (М - Мо) с2 (2)
где М - масса движущегося тела, Мо - масса покоя.
Кинетическую энергию в релятивистской теории рассчитывают по формуле, учитывающей массу движущегося тела
Ек = 0,5МV2 (3)
По версии СТО, если над физическим телом, в состоянии покоя имеющем массу М0, произвести работу, в результате которой тело получит скорость V, то его массу следует рассчитывать по формуле:
М = Мо/(1 - V2/c2)0,5 (4)
При этом изменение кинетической энергии тела, рассчитанное по формуле (2) возрастет от нуля до значения, определяемого по формуле (3)
Исходя из формул (2) и (3), получаем уравнение:
(М - Мо) с2 = 0,5МV2 (5)
Решив это уравнение относительно М, получаем:
М = Мо/(1 - 0,5V2/c2) (6)
Отметим, что формальные математические расчеты и формула (6), полученная исходя из общеизвестных релятивистских формул (2) и (3) не совпадает с не менее известной релятивистской формулой (4).
Формула (6) указывает на то, что масса тела, движущегося со скоростью света, не возрастает до бесконечности, а увеличивается всего лишь вдвое относительно массы покоя: М = 2М0
Исходя из формулы (6), формула для расчета кинетической энергии принимает вид:
Ек = 0,5Мо V2/(1 - 0,5V2/c2) (7)
В этой формуле отсутствует величина М - релятивистская масса. Таким образом, формула (7), выведенная из релятивистских формул (2) и (3), указывает на то, что кинетическая энергия тела зависит только от скорости V и массы покоя Мо. Так называемая «релятивистская масса» в конечном итоге никакого влияния на кинетическую энергию тела не оказывает.
Следует принимать во внимание, что современные технические средства не позволяют произвести эксперименты, подтверждающие или опровергающие формулу (7), а результаты расчетов, произведенных по формулам (1) и (7) будут заметно различаться только при скоростях, близких к скорости света.
Общеизвестно выражение о том, что теория Эйнштейна закрыла дорогу к звездам. Согласно СТО, масса тела, движущегося со скоростью, приближающейся к скорости света, стремится к бесконечности. Соответственно, кинетическая энергия, определяемая с учетом релятивистской массы М и рассчитанная по формуле Ек = 0,5МV2 также приобретает бесконечно большое значение.
В таком случае формула (7) дорогу к звездам слегка приоткрывает. К примеру, чтобы тело массой 1 кг разогнать до скорости света, потребуется произвести над ним работу, равную 9х1016 дж. Величина немалая, но всё-таки меньше, чем бесконечность.
Подводя итог, сделаем допущение, что когда-нибудь официальная наука придет к выводу о несостоятельности версии изменения массы в зависимости от скорости, а кинетическую энергию будут определять по формуле (1) при всех значениях скоростей. В таком случае рассчитанное значение энергии, требующейся для разгона тела до скорости света будет 4,5х1016 дж, что вдвое меньше того, на что указывает формула (7).
Понятно, для расчета кинетической энергии массивных тел предложенная формула ни в настоящее время, ни в обозримом будущем практического значения иметь не будет. Но в перспективе, если появится возможность разгонять комические аппараты до скоростей, близким к скорости света, то на практике придется делать выбор между формулами (1) и (7).
Практическое применение формулы (7) позволило бы уточнить энергетические параметры частиц в экспериментальных установках и ускорителях, но вероятность, что такое может произойти в ближайшее время - бесконечно мала.
Литература
1. Р. Спроул. Современная физика. М. Наука, 1974
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение длины волны де Бройля молекул водорода, соответствующей их наиболее вероятной скорости. Кинетическая энергия электрона, оценка с помощью соотношения неопределенностей относительной неопределенности его скорости. Волновые функции частиц.
контрольная работа [590,6 K], добавлен 15.08.2013Определение скорости и ускорения точки методами ее простого и сложного движения. Рассмотрение равновесия манипулятора с рукой. Расчет кинетической энергии манипулятора путем подстановки преобразованных выражений в уравнения Лагранжа второго рода.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 27.07.2010Решение задачи на нахождение скорости тела в заданный момент времени, на заданном пройденном пути. Теорема об изменении кинетической энергии системы. Определение скорости и ускорения точки по уравнениям ее движения. Определение реакций опор твердого тела.
контрольная работа [162,2 K], добавлен 23.11.2009Молекулы идеального газа и скорости их движения. Упрyгoe стoлкнoвeниe мoлeкyлы сo стeнкoй. Опрeдeлeниe числа стoлкнoвeний мoлeкyл с плoщадкoй. Распрeдeлeниe мoлeкyл пo скoрoстям. Вывод формул для давления и энергии. Формула энергии идеального газа.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 15.06.2009Кинетическая энергия электрона. Дейбролевская и комптоновская длина волны. Масса покоя электрона. Расстояние электрона от ядра в невозбужденном атоме водорода. Видимая область линий спектра атома водорода. Дефект массы и удельная энергия связи дейтерия.
контрольная работа [114,0 K], добавлен 12.06.2013Кинетическая энергия беспорядочного движения частиц. Зависимость внутренней энергии от макроскопических параметров. Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы. Удельная теплота плавления и парообразования. Первый закон термодинамики.
контрольная работа [563,0 K], добавлен 14.10.2011Энергия отдачи ядер. Излучениеми релятивистские эффекты. Скорость движения электрона вдали от ядра. Кинетическая энергия образовавшегося иона. Длина волны гамма квантов, волны света. Скорость пиона до распада. Уровни энергии электрона в атоме водорода.
реферат [165,2 K], добавлен 22.11.2011Определение импульса, полной и кинетической энергии электрона. Расчет плотности и молярной массы смеси. Уравнение состояния Менделеева-Клапейрона, описывающее поведение идеального газа. Коэффициент внутреннего трения воздуха (динамической вязкости).
контрольная работа [405,8 K], добавлен 22.07.2012История рождения энергетики и ее роль для человечества. Характеристика кинетической и потенциальной энергии как части механической системы. Изменения энергии при взаимодействиях тел, образующих замкнутую систему, на которую не действуют внешние силы.
презентация [496,3 K], добавлен 17.08.2011Характеристики форм движения материи. Механическая и электростатическая энергия. Теорема о кинетической энергии. Физический смысл кинетической энергии. Потенциальная энергия поднятого над Землей тела. Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
презентация [3,7 M], добавлен 19.12.2016Определение работы равнодействующей силы. Исследование свойств кинетической энергии. Доказательство теоремы о кинетической энергии. Импульс тела. Изучение понятия силового физического поля. Консервативные силы. Закон сохранения механической энергии.
презентация [1,6 M], добавлен 23.10.2013Применение энергии термоядерного синтеза. Радиоактивный распад. Получение ядерной энергии. Расщепление атома. Деление ядер тяжелых элементов, получение новых нейронов. Преобразование кинетической энергии в тепло. Открытие новых элементарных частиц.
презентация [877,4 K], добавлен 08.04.2015Соотношения неопределенностей. Волна де Бройля, ее свойства. Связь кинетической энергии с импульсом релятивистской частицы. Изучение закона Ньютона и Максвелла. Теория Бора. Действие магнитной силы Лоренца. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.
презентация [255,3 K], добавлен 27.11.2014Описание удара как физического явления, при котором скорости точек тела изменяются на конкретную величину в малый промежуток времени. Расчет изменения кинетической энергии механической системы во время удара. Коэффициент восстановления и теорема Карно.
презентация [298,3 K], добавлен 09.11.2013Определение модуля и направления скорости меньшей части снаряда. Нахождение проекции скорости осколков. Расчет напряженности поля точечного заряда. Построение сквозного графика зависимости напряженности электрического поля от расстояния для трех областей.
контрольная работа [205,5 K], добавлен 06.06.2013Определение реакций опор составной конструкции по системе двух тел. Способы интегрирования дифференциальных уравнений. Определение реакций опор твердого тела. Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы.
задача [527,8 K], добавлен 23.11.2009Вычисление функции Шермана, коэффициента асимметрии при рассеянии релятивистских частиц на кулоновском потенциале. Сравнительные методы точного расчета по формулам, полученным Моттом и Вонгом. Экспериментальные значения, полученные Спиваком для золота.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 30.07.2011Рассмотрение процесса взаимодействия ионов с твёрдыми телами. Изучение характеристик электронной эмиссии, а также ионной бомбардировки. Зависимость выхода электронов из твёрдого тела от кинетической и потенциальной энергии бомбардирующих частиц.
реферат [1,7 M], добавлен 09.11.2014Первоначальное событие бытия. Элементарный объем и масса. Потенциальная и кинетическая составляющие массы. Статическая часть массы. Взаимосвязь массы и вещества. Мерность массы, энергия и поле. Гравитационное поле как кинетическая масса симметричных масс.
научная работа [4,7 M], добавлен 27.02.2010Исследование механизма упругих и неупругих столкновений, изучение законов сохранения импульса и энергии. Расчет кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе и описание механизма её превращения во внутреннюю энергию, параметры сохранения импульса.
лабораторная работа [129,6 K], добавлен 20.05.2013
