在狭义相对论中,物体的总能量等于物体的动能与静质能之和.现在-查字典问答网
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来自谷勇霞的问题

  在狭义相对论中,物体的总能量等于物体的动能与静质能之和.现在若有一个物体做落体运动,其动能是增加的,那么,它的总能量改变了吗?若改变,其改变能量的来源在哪?请朋友们给出理由!谢谢!

  在狭义相对论中,物体的总能量等于物体的动能与静质能之和.现在若有一个物体做落体运动,其动能是增加的,那么,它的总能量改变了吗?若改变,其改变能量的来源在哪?请朋友们给出理由!谢谢!

1回答
2020-05-31 17:30
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金光灿

  总能量没变.在狭义相对论的动力学中,牛顿第二定律F=ma已不适用,这可以用一个假想实验来验证:假设有一静止物体质量为m,若用一恒力F对其持续作用,根据牛顿第二定律和运动学方程v=v0+at,此物体必将会加速直至超过光速,而这是狭义相对论所禁止的.也就是说,在狭义相对论中,牛顿第二定律F=ma中力的定义形式已不再适用.狭义相对论保留了力的动量定义式:

  F=dp/dt(d是微分符号,动量p=mv=Ft).根据实验所描绘的曲线可以得到:m=m0/(1-u2/c2)1/2(其中m为相对论质量,m0为静质量或固有质量)

  则dp=mdv=m0/(1-u2/c2)1/2×dv

  所以,在相对论中的功:

  dW=Fds=dp×ds/dt=vdp=dp×p/m(1)

  根据微积分的知识:dp2=2pdp代入(1)得dW=dp2/2m(2)

  因为m=m0/(1-u2/c2)1/2两边平方得m2c2-m2u2=m02c2

  令u=v,得:m2c2-p2=m02c2即p2=m2c2-m02c2

  对两边微分得:dp2=d(m2c2-m02c2)=2mc2dm(3)

2020-05-31 17:32:31

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