F dP dt的意義是什麼,大學物理中dP dt的方向是與P的方向一致嗎

2021-03-20 02:08:10 字數 3925 閱讀 4668

1樓:匿名使用者

狹義相對論

special relativity

適用於慣性系,從時間、空間等基本概念出發將力學和電磁學統一起來的物理理論。2023年由a.愛因斯坦建立 。這個理論在涉及高速運動現象時,同經典物理理論顯示出重要的區別。

產生 到19世紀末,經典物理理論已經相當完善,當時物理學界較為普遍地認為物理理論已大功告成,剩下的不過是提高計算和測量的精度而已。然而某些涉及高速運動的物理現象顯示了與經典理論的衝突,而且整個經典物理理論顯得很不和諧:①電磁理論按照經典的伽利略變換不滿足相對性原理,表明存在絕對靜止的參考系,而探測絕對靜止參考系的種種努力均告失敗。

②似乎存在著經典力學無法說明的極限速度。③電子的質量依賴於它的速度。在這種形勢下,有見地的物理學家預感到物理學中正孕育著一場深刻的革命。

愛因斯坦立足於物理概念要以觀察到的事實為依據,而不能以先驗的概念強加於客觀事實,他考察了一些普遍的物理事實和經典物理學中如運動、時間、空間等基本概念,看出以下兩點具有根本的重要性,並把它們作為建立新理論的基本原理:①狹義相對性原理,不僅力學實驗,而且電磁學實驗也無法確定自身慣性系的運動狀態,也就是說,在一切慣性系中的物理定律都具有相同的形式。②光速不變原理,真空中的光速對不同慣性系的觀察者來說都是c。

承認這兩條原理,牛頓的絕對時間、絕對空間觀念必須修改,異地同時概念只具有相對意義。在此基礎上,愛因斯坦建立了狹義相對論。

內容 洛倫茲變換 根據相對性原理和光速不變原理,可匯出兩個慣性系之間時空座標之間的洛倫茲變換。當兩個慣性系s和s′相應的笛卡爾座標軸彼此平行,s′系相對於s系的運動速度v僅在x軸方向上,且當t=t′=0時,s′系和s系座標原點重合,則事件在s系和s′系中時空座標的洛倫茲變換為

x′=γ(x-vt),y′=y,z′=z,t′=γ(t-vx/c2)式中γ=(1-v2/c2)-1/2;c為真空中的光速。洛倫茲變換是狹義相對論中最基本的關係,狹義相對論的許多新的效應和結論都可從洛倫茲變換中直接得出,它表明時間和空間具有不可分割的聯絡。當速度遠小於光速 ,即v玞時,洛倫茲變換退化為伽利略變換,經典力學是相對論力學的低速近似。

同時性的相對性 在某個慣性系中看來異地發生的兩個事件是同時的,那末在相對於這一慣性系運動的其他慣性系看來就不是同時的,因此在狹義相對論中,同時性概念不再具有絕對的意義,只具有相對的意義。不僅如此,在不同慣性系看來,兩異地事件的時間順序還可能發生顛倒;但是具有因果聯絡的兩事件的時間順序不會發生顛倒。同時性的相對性是狹義相對論中非常基本的概念,時間和空間的許多新特性都與此有關。

長度收縮 狹義相對論預言,一根沿其長度方向運動速度為v的杆子的長度l比它靜止時的長度l0要短,

l=l0

。 長度收縮不是物質的動力學過程,而是屬於空間的性質。它是由於測量一根運動杆子的長度須同時測量其兩端,在不同慣性系中,同時性具有相對性,因而不同慣性系中得出的結果不同,只具有相對的意義。

時間延緩 狹義相對論預言,運動時鐘的時率比時鐘靜止時的時率要慢。設在s¢系中靜止的時鐘測得某地先後發生兩事件的時間間隔為δτ,在s系中,這兩個事件不是發生在同一地點,須用校準好的同步鍾測量,測得它們先後發生的時間間隔為δt,δτ=δt<δt。時間延緩是同時性的相對性的結果,是時間的屬性,不僅運動時鐘的時率要慢,一切與時間有關的過程如振動的週期、粒子的平均壽命等都因運動而變慢。

速度變換公式 按照狹義相對論,當s′系和s系相應座標軸彼此平行,s′系相對於s系的速度v沿x方向,則質點相對於s系的速度 u={ux,uy,uz}和相對於s¢系的速度u'={u'x,u'y,u'z}之間的變換關係為

當u玞時,相對論速度變換公式退化為伽利略速度變換公式。

相對論多普勒頻移 設光源相對靜止時發射光的頻率為v0,當光源以速度u運動時,接收到光波頻率為v=0,狹義相對論預言, ,式中θ為光源運動方向與觀測方向之間的夾角。與經典的多普勒效應不同,存在著橫向多普勒頻移,當光源運動方向與觀測方向垂直時,θ=90°,則 。橫向多普勒頻移是時間延緩的效應。

質速關係 狹義相對論預言,與經典力學不同,物體的質量不再是與其運動狀態無關的量,它依賴於物體的運動速度。運動物體速度為v時的質量為,式中m0為物體的靜質量,當物體的速度趨於光速時,物體的質量趨於無窮大。

關於狹義相對論中的質量,還存在另一種觀點,認為只有一種不變的質量,即物體的靜質量,無法明確定義運動質量。兩種觀點對於狹義相對論的基本看法上沒有分歧,只是對質量概念的引入上存在分歧。後一種觀點在概念引入的邏輯嚴謹性上更為可取,而前一種觀點對於某些物理現象,如迴旋加速器的加速限制、康普頓效應以及光線的引力偏折等,作淺顯說明頗為有效。

質能關係 狹義相對論最重要的預言是物體的能量e和質量m有當量關係,e=mc2。與物體靜質量m0相聯絡的能量e0=m0c2。質能關係是核能釋放的理論基礎。

能量動量關係 狹義相對論中動量定義為

,能量動量關係為。

極限速度與光子的靜質量 真空中的光速c是一個絕對量,是一切物體運動速度的極限,也是一切實在的物理作用傳遞速度的極限。從質速關係可以看出一切以光速c運動的物質的靜質量必為零,光子的靜質量為零。

在狹義相對論中,牛頓定律f=ma的形式不再成立,它在洛倫茲變換下不能保持形式不變,因而它不滿足相對性原理而必須修改,代替的力學規律的形式是f=dp/dt,式中p為物體的動量。電磁場的麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式f=q(e+u×b)在洛倫茲變換下形式保持不變,它們是狹義相對論的電磁規律。在狹義相對論中,動量守恆、能量守恆定律仍然成立,能量守恆包括了質量守恆。

在經典物理學中,物理定律總是表述為把時間座標和空間座標分開來,洛倫茲變換表明時間座標和空間座標應作統一處理。h.閔可夫斯基發展了狹義相對論的形式體系,採用在四維時空中表述物理定律和公式。

這樣的表述,相對論的協變性質表達得更為明晰,物理定律的形式更為簡潔,許多問題的求解也更為簡便。

意義 狹義相對論經受了廣泛的實驗檢驗,所有的實驗都沒有檢測到同狹義相對論有什麼不一致的結果。狹義相對論是基礎牢靠、邏輯結構嚴謹和形式完美的物理理論。廣泛應用於許多學科,和量子力學成為近代物理學的兩大理論支柱。

在現代物理學中,成為檢驗基本粒子相互作用的各種可能形式的試金石,只有符合狹義相對論的那些理論才有考慮的必要,這就嚴格限制了各種理論成立的可能性。

2樓:匿名使用者

f=ma=m*(dv/dt) 因為加速度為速度對時間的一階導數

其中:mdv=dp(p=mv)

所以求得f=dp/dt

3樓:匿名使用者

f=ma......牛頓第二定律

f=mdv/dt (a=dv/dt)

=d(mv)/dt (m為定值)

=dp/dt (p=mv)

大學物理中dp/dt的方向是與p的方向一致嗎

4樓:匿名使用者

不完全bai

等價——後者包含du了前者。在經典力學的zhi意義上dao,f=ma一般都假定

內m是不變的;但是f=dp/dt=d(mv)/dt=v*(dm/dt)+m*(dv/dt)在容m不隨時間變化的條件下dm/dt=0,就有前一個式子f=m(dv/dt)=ma;如果是變質量的系統(比如發射火箭,雨滴下落等),則有後者的一般形式。

5樓:匿名使用者

與p的方向不一定一致,是與p的變化量的方向一致

火箭發射時的牛二定理為何不是f=ma,而是f=dp/dt

6樓:匿名使用者

ma=質量

copyx加速度,加速度a=速度v的時間微分(dv/dt)質量x速度(瞬間速度)=動能(dp)

所以有了f=ma=m乘速度v的時間微分(dv/dt)=dp/dt為什麼火箭發射的計算要用動能呢

因為火箭發射過程中加速度不是一個恆定的量 質量也不是一個恆定的量發射時燃料減少 加速度增加 所以使用動量的關係式更為便於計算

f=ma中f,m,a分別指的是什麼?

7樓:哈安旅鴻德

f=物體所受合外力

m=物體質量

a=物體的加速度物體的加速度與所受的合外力成正比,與物體的質量成反比。加速度的方向與合力的方向相同。

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