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动能与什么有关系(相对论中粒子具有的动能)

100次浏览     发布时间:2024-09-04 10:01:12    


当速度无限接近光速之后,物体运动的速度就无法再增加了。一旦粒子的运动达到了这种情况,任何能量上的增加都会直接导致其质量的增加!假设有一个以接近光速的速度运动的粒子,当我们对他施加一个外力,作用时间为1秒,那么粒子的能量与质量都会增加一些,我们称这个增加量为m。由于外力的大小等于物体质量变化乘以其运动速度,所以有公式:F=mc(其中f是物体受到外力,m是质量的增量,c是光的传播速度)。

当我们对这个粒子施加了1秒的外力后,它的动能增加了多少呢?能量是做功能力的一种度量,所以粒子动能的增量等于1秒钟内外力所做的功。外力做的功等于外力的大小乘以位移,假设该粒子以光速运动,也就是300000000米/秒。那么在1秒内他运动产生的位移是300000000米。

最后的结果是什么?由于F等于mc并且E等于fc,所以当我们把这两个公式结合时,就得到了:E=mc×c=mc²。我们把爱因斯坦的著名公式E=mc²进行了简单的推导,根据这个公式,我们可以计算一个以光速运动的粒子质量的增加量和动能的增加量。

当粒子以接近光速高速运动时,它的质量要大于其静止质量。那么如果粒子的运动速度接近我们日常生活中接触到的速度会怎么样?理论显示,即使粒子做低速运动,它的质量也会增加。事实上,在粒子从低速加速到接近光速的整个过程中,它的质量会按照公式E=mc²随着动能的增加而增大。

为什么我们在日常生活中没有注意到这种现象?跑步时,身体质量是否比静止质量大呢?情况确实是这样,只不过这个增量十分微小,以至于感觉不到这种变化。即使物体运动速度已经很快,但只要还没有达到光速的数量级,就感觉不到它的质量增加。举个例子,一架以3200千米每小时的速度飞行的飞机,其质量增加量也只有半微克。与飞机静止的质量相比,这个增量实在是微小到难以检测。

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