Опис руху при різних швидкостях тіл
Хоча механіка Ньютона заснована на міцному фундаменті експериментальних фактів, однак всі вони відносяться до повільним рухам макроскопічних тел. Макроскопическими називають звичайні тіла, що оточують нас, тобто тіла, що складаються з величезної кількості молекул або атомів. Під повільними або нерелятівістского рухами розуміють руху, швидкості яких малі порівняно зі швидкістю світла у вакуумі с = 300 000 км / с. Рухи, швидкості яких наближаються до швидкості світла у вакуумі, називають швидкими або релятивістськими, У цьому сенсі рух супутника або космічного корабля зі швидкістю км / с є ще досить повільним. У тому ж сенсі повільними рухами є рухи планет Сонячної системи, їх супутників і комет відносно Сонця Застосовуючи до таких тілам принципи механіки Ньютона, вдалося пояснити і передбачити їх рух у повній відповідності з спостереженнями. Це стало першим і притому найбільш переконливим доказом справедливості механіки Ньютона. Рух штучних супутників і космічних кораблів також знаходиться в повній відповідності з розрахунками, виробленими на основі механіки Ньютона.
Чи можна екстраполювати на випадок швидких рухів принципи механіки Ньютона, експериментально встановлені для повільних рухів макроскопічних тіл? Чи можна застосовувати основні поняття і принципи механіки Ньютона до явищ мікросвіту, тобто явищ, що відбуваються з окремими молекулами, атомами, електронами, протонами, нейтронами та іншими “елементарними частинками”? На ці питання логічно відповісти відразу не можна. Відповідь на них можуть дати тільки досліди з швидко рухомими тілами, а також досліди з окремими атомами, електронами і ін.. Такі досліди були поставлені тільки в XX столітті. Вони показали, що на обидва питання в загальному слід дати негативну відповідь.
Теорія відносності Ейнштейна передбачила, а досвід підтвердив це передбачення, що механіка Ньютона не може бути застосовна до рухів частинок, швидкості яких близькі до швидкості світла у вакуумі. На основі теорії відносності була створена нова механіка, застосовна не тільки до повільним, але і до як завгодно швидким рухам. Вона називається релятивістської механікою, або механікою теорії відносності. Згідно механіці Ньютона швидкість, до якої можна прискорити тіло зі стану спокою, в принципі нічим не обмежена. За релятивістській механіці значення швидкості прискорюється тіла не може перейти через певну межу, рівний швидкості світла у вакуумі с. У цьому сенсі швидкість світла с є граничною. Швидкість тіла не може її досягти, але в принципі може підійти до неї як завгодно близько. У сучасних прискорювачах, наприклад, виходять частинки з високою енергією, при якій швидкість протонів менше швидкості світла всього на м / с, а швидкість електронів – на м / с. У космічних променях реєструвалися протони, швидкість яких менше швидкості світла всього на величину порядку м / с. До рухам таких швидких частинок нерелятивістська механіка Ньютона абсолютно не застосовна. Навіть у повсякденному житті дуже поширені пристрої, де необхідно враховувати результати механіки Ейнштейна – це кольорові електронно-променеві трубки телевізорів і комп’ютерних моніторів. Їх робота, як і конструкція прискорювачів заряджених частинок, розраховується на основі релятивістської механіки Ейнштейна, і та обставина, що вони діють у згоді з розрахунками, є одним з найбільш переконливих і прямих експериментальних доказів правильності релятивістської механіки.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)