Связь массы и энергии. Эффект Доплера

ПРОВЕРКА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ (НАСТРОЙТЕСЬ НА НОВУЮ ТЕМУ).

В чем гениальность теории
Альберта Эйнштейна?
Теория Эйнштейна состояла в отказе от классических представлений о пространстве и времени.
Она сохраняла и принцип относительности и законы Максвелла.

Как звучат постулаты теории относительности?

Поясните формулы:

Связь массы и энергии. Решение задач. Эффект Доплера.

ПРЕДПОСЫЛКИ ЗАКОНА ВЗАИМОСВЯЗИ МАССЫ И ЭНЕРГИИ
– любое тело обладает энергией уже только благодаря факту своего существования, и эта энергия, называемая собственной энергией тела, равна произведению массы тела на квадрат скорости света в вакууме
Собственную энергию тела иначе называют энергией покоя. В нее не входят ни кинетическая энергия тела, ни его потенциальная энергия во внешнем поле.
Из закона взаимосвязи массы и энергии следует, что если покоящемуся телу сообщить некоторую энергию, то его масса изменится. Однако в обычных макроскопических процессах, с которыми мы имеем дело в жизни и технике, изменения массы, обусловленные изменением энергии тел, чрезвычайно малы. Так, при нагревании одного литра воды от 0 до 100 °С масса воды увеличивается всего лишь на 5×10–9 грамма. Но, например, масса Солнца из-за потерь энергии на излучение ежесекундно уменьшается более чем на 4 миллиона тонн.

Связь массы и энергии
Одним из важнейших следствий теории относительности был вывод о существовании собственной энергии тел. Согласно этому выводу всякое тело массой m в состоянии покоя обладает собственной энергией Е0, равной произведению массы тела на квадрат скорости света в вакууме: Е0 = mc2.
Полная энергия E тела в состоянии движения называется релятивистской энергией тела. Релятивистская энергия E тела зависит от массы m тела и скорости его движения или от его релятивистского импульса p: Е2 – p2c2 = m2c4.
Разность релятивистской E и собственной Е0 энергий движущегося тела называется кинетической энергией Ек тела: Ек = Е – Е0.

Дефект масс
Разность Δm суммы масс свободных тел и массы M системы взаимодействующих тел называется дефектом масс
Изменение ΔE0 собственной энергии системы при любых взаимодействиях тел внутри системы равно произведению дефекта масс Δm на квадрат скорости света c в вакууме:
ΔЕ0 = Δmc2.

Ядерные реакции
Дефект масс и соответствующая ему энергия связи экспериментально обнаружены у атомных ядер. Расщепление тяжелых ядер и синтез легких ядер приводят к высвобождению этой энергии.

Закон связи энергии покоя с массой частицы подтвержден измерениями энергии, выделяющейся при аннигиляции пар электрон–позитрон, протон–антипротон, нейтрон–антинейтрон, а также многочисленными измерениями энергии выхода ядерных реакций, энергии радиоактивных распадов и превращений элементарных частиц, работой ядерных реакторов.

СИНХРОФАЗОТРОН

ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА
– изменение частоты принимаемых волн при относительном движении источника и наблюдателя (приемника волн). При их сближении частота увеличивается, а при их удалении друг от друга – уменьшается.
Эффект Доплера наблюдается как для звуковых, так и для электромагнитных (в том числе световых) волн

Решение задач.

Задача 2.
При движении тела его продольные размеры уменьшились в 2 раза. Как изменилось время для этого тела?

Задача 3
Определите время, которое пройдет на Земле, если в ракете, движущейся со скоростью 0,99с относительно Земли, пройдет 10 лет?