Mechanika relatywistyczna (RM) a mechanika klasyczna (CM) c = 300 000 km/s mechanika klasyczna: u << c mechanika relatywistyczna: u = [0,c] dla m>0: u = [0,c) dla m=0: u = c Zasada zgodności: RM dla u << c CM
masa m m(u) masa? a ~ F a=(1/m)F
Składanie prędkości Dwa zbliżające się ciała: 1 u=0.8c u=0.8c 2 u1 = 0.5c A u2 = 0.5c
Czas, długość Wydłużenie: Skrócenie:
Energia, energia kinetyczna Energia: bilans (masy+energii) energia kinetyczna
Pęd, prawo Newtona Pęd: , gdzie ...ale Ek = m0u2/2 Ek = m.u2/2 (?) ...oraz F = m0a F = ma (?)
Energia (kinetyczna) i pęd Definicje: energia E to skalar który jest zachowany, pęd p to wektor który jest zachowany Każde równanie ruchu, np. równanie Newtona, Schrödingera, ..., prowadzi do zależności E(p) światło: cząstki swobodne (CM):
Energia (kinetyczna) i pęd cząstki swobodne (RM): limit (CM): pc << m0 c2, E = const + p2/2m + ... limit (ultra-RM): pc >> m0 c2, E = pc + ...
Teoria względności (u=0..c) a Mechanika klasyczna (u<<c) ... i użyteczne rozwinięcie funkcji teoria względności należy zidentyfikować: x = -u2/c2, n = -1/2 wniosek: odtwarzamy wyniki mechaniki klasycznej
Szeregi: TAYLOR Przykład
Przykład: spadek z tłumieniem nie ma osobliwości dla b=0 (nie swobodny) spadek z tłumieniem: prowadzi do rozwiązania które wydaje się zawierać osobliwość w granicy spadku swobodnego gdy tłumienie b=0, gdy oczekujemy odtworzenia znanych wzorów dla spadku swobodnego. ISTOTNIE, w granicy b0, rozwiwięcie w szereg Taylora daje i teraz wszystko się zgadza; a nawet uzyskaliśmy poprawkę jako człon proporcjonalny do b.
Przykład: przewodnictwo diody dla półprzewodnikowej (naturalny) półprzewodnik należy zidentyfikować: x = eU/kBT, dla x << 1 otrzymujemy uwaga: wniosek: prawo Ohma jest odtworzone dla małych napięć U