25. Сила, инертность тела.

Динамическое описание выявляет причину изменения механического движения - взаимодействие тел, которое количественно измеряется вектором силы . Подробнее о взаимодействии речь пойдет ниже. Другие важнейшие динамические характеристики, определяющие механическое движение: масса m - скалярная величина, мера инертности тел (инертность – способность препятствовать изменению скорости); импульс – векторная величина, мера механического движения, численно равная произведению массы и скорости:

. (5)

Импульс характеризует состояние механического движения тела в данный момент времени, положение тела в выбранной системе отсчета задается координатами. Эти параметры полностью определяют механическое состояние объекта.

26. Законы Ньютона.

I закон Ньютона представляет собой принцип инерции Галилея: если на тело не действует сила, то оно находится в покое или в состоянии прямолинейного равномерного движения.

II закон Ньютона: ускорение тела, приобретаемое при взаимодействии с другими телами, определяется отношением равнодействующей сил к массе.

(6)

(здесь - равнодействующая сил)

III закон Ньтона: два тела действуют друг на друга силами одной природы, равными по величине и противоположными по направлению.

27. Законы всемирного тяготения.

. (7)

Здесь G - универсальная константа, называемая гравитационной постоянной, G= 6,67·10^-11 м³/кг·с². Всемирное тяготение – основное взаимодействие в масштабах бесконечной Вселенной, управляющее ее движением. Масса тел определяет их способности притягивать и притягиваться. Эта масса называется гравитационной. Численно она равна инертной массе, определяющей ускорение в соответствии со II-ым законом Ньютона.

28. Постулаты специальной теории относительности.

В основе специальной теории относительности лежат два постулата:

- принцип относительности (Эйнштейна): в одинаковых условиях во всех инерциальных системах отсчета все физические явления протекают одинаково (это положение является обобщением принципа относительности Галилея) т.е. за-коны физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета;

- принцип абсолютности скорости света: скорость света в вакууме одинакова для всех наблюдателей. На основе этих принципов были пересмотрены устоявшиеся представления о характеристиках механического движения.

29. Основные следствия специальной теории относительности а. Эйнштейна.

Из постулатов специальной теории относительности следует:

- скорость света в вакууме (с=3·10⁸м/с) – предельная скорость движения материи; никакое материальное тело ни в одной системе отсчета не может иметь скорости, большей скорости света в вакууме, никакой энергетический сигнал не может быть передан с большей скоростью;

- изменение системы отсчета приводит к изменениям координат, причем все координаты, включая время (!), относительны;

- пространственные интервалы относительны: измерение длины предмета наблюдателем, движущимся относительно него со скоростью , дает меньшее значение , чем измерение той же длины неподвижным наблюдателем («собственной» длины), т.е. происходит сокращение длины:

, (8)

следует подчеркнуть, что сокращается размер («сжимается» пространство) вдоль направления относительного движения; поперечные размеры не меняются;

- временные интервалы относительны: наблюдатель, движущийся относительно часов, показывающих интервал времени между двумя событиями Δt^', может установить, что они идут медленнее таких же часов, находящихся в его системе отсчета и показывающих интервал Δt, т.е. имеет место эффект «замедления» времени:

, (9)

даже последовательность событий во времени с точки зрения двух наблюдателей зависит от относительной скорости их движения, если между явлениями нет причинно-следственной связи (никакой наблюдатель не может зарегистрировать следствие раньше причины);

- скорости относительны, однако закон сложения скоростей имеет другой вид и никогда не приведет к результату ;

- пространственно-временнные интервалы абсолютны, не зависят от системы отсчета; Эйнштейн рассмотрел единое 4-х-мерное пространство-время, математическая модель которого разработана Германом Минковским (1864 – 1909). В этой модели каждое событие описывается координатами x, y, z, ict (i = √-1); четвертая координата, определяющая момент времени, умножением на скорость с приобретает ту же размерность, что и другие координаты, но в трехмерном пространстве она мнимая. По аналогии с трехмерным интервалом, который определяется соотношением:

, (9)

четырехмерный интервал вычисляется:

(10)

и абсолютен:

; (2.11)

- масса относительна: масса тела зависит от скорости; тело, движущееся относительно наблюдателя, имеет массу (релятивистскую) m больше, чем то же тело покоящееся (масса покоя - m₀):

; (12)

- полная энергия тела в отсутствии внешних полей равна сумме его энергии покоя m₀с² и кинетической энергии и определяется произведением релятивистской массы тела (m) и квадрата скорости света в вакууме (с):

; (13)

- сила относительна: при движении системы отсчета появляется дополнительная составляющая силы, перпендикулярная скорости движения; при движении заряда эта составляющая обеспечивает магнитную силу, таким образом, магнетизм – релятивистский эффект;

- основной закон движения един для различных инерциальных систем отсчета и абсолютен.