Физика для студентов: как понимать формулу относительности

Содержание

1. Экскурс в историю
2. то есть что в формуле относительности
3. Каков смысл формулы относительности?
4. Материя и энергия

Физика – одна из наиболее сложных для понимания дисциплин для студентов, обучающихся на технических специальностях. Хотя эта наука многогранна, к одной из основных тем остается теория относительности. Несмотря на то что формула, выведенная Альбертом Эйнштейном, изучается еще в школьные годы, многие студенты не понимают, как ее использовать, даже в университете. Но обойтись без нее не удастся, так как она требуется при решении многих физических задач. Подробнее о формуле относительности можно узнать из статьи.

Экскурс в историю

Чтобы лучше разобраться в формуле относительности, нужно сначала немного углубиться в историю.

Альберт Эйнштейн, родившийся во второй половине XIX века, в 1905 году представил миру специальную теорию относительности. В этом труде великий ученый вывел самую известную свою формулу.

Интересно то, что 1905 год стал годом чудес, который ознаменовал начало научной революции.

Если говорить о формуле относительности, стоит упомянуть биографию Эйнштейна. Сам физик в школьные годы имел проблемы с обучением, у него были трудности с получением аттестата. Эйнштейн, отвечая на вопрос о том, как ему удалось вывести формулу относительности, говорил, что интеллектуальная зрелость пришла к нему уже в зрелом возрасте. Вопросы пространства и времени начали волновать его не в детстве, а когда он уже вырос. Поэтому ему удалось лучше углубиться в эту проблему.

Что есть что в формуле относительности

Если взглянуть наформулу Эйнштейна, не углубляясь в ее изучение, то можно сказать, что она довольно проста. Ведь в ней всего3 буквы –E, m,c. Но на деле все намного сложнее.

Впервые формулу относительности начинают изучать в средней школе. Поэтому каждый ученик шестого класса знает, что:

• E – энергия. Фундаментальная величина передвижения и взаимодействия тел. При изучении формулы Эйнштейна важно понимать, что здесь используется не кинетическая или потенциальная энергия. В этом случае применяется энергия покоя тела;
• m – масса. В классической механике Ньютона это аддитивная и скалярная физическая величина, она показывает инертность тела. Нужно знать, что масса указывает на то, сколько энергии содержится в теле;
• c – скорость света. Она имеет неизменнное значение, то есть является константой. При решении физических задач принято округлять скорость света, здесь эта мера составляет 300000 километров в секунду.

Особенность формулы относительности в том, что она является еще и законом или принципом эквивалентности энергии и массы.

Каков смысл формулы относительности?

Правильное понимание составных частей формулы Эйнштейна – это лишь половина успеха. Чтобы научиться применять ее при решении физических задач, необходимо рассмотреть, как она работает на практике. Для этого стоит рассмотреть пример: лягушка греется под лучами Солнца, дети загорают. По какой причине это происходит? Такой процесс возможен благодаря термоядерному синтезу, протекающему внутри Солнца.

Внутри этой огромной звезды сливаются атомы водорода, благодаря чему образуется гелий. На других космических телах протекают аналогичные процессы. В результате происходит образование энергии, направляющейся к Земле в виде ультрафиолетового излучения, световых волн, тепла и лучей, идущих от космоса.

Каким образом происходит образование энергии? Это возможно за счет того, что масса атомов водорода, которые вступили в реакцию, больше, чем масса образовавшегося в итоге атома гелия. Эта разница между телами и генерируется в энергию.

Материя и энергия

Многие при изучении формулы Эйнштейна путают термины «энергия» и «материя». Но эти величины не эквивалентны друг другу.

Один из важнейших законов физики– закон сохранения энергии. В нем сказано, что количество энергии во Вселенной постоянно, изменяется лишь ее форма.

Но в чем отличие материи от энергии? Если частица движется со скоростью, которая приближена к скорости света, то она является энергией. Но если частица находится в состоянии покоя или движется с малой скоростью, то ее следует считать матерей.

Когда произошел Большой Взрыв, материя отсутствовала, существовала лишь энергия. Когда температура Вселенной снизилась, энергия превратилась в материю.

Но какое количество энергии заключено в материи? Вычислить это получится по формуле, выведенной Эйнштейном. Для этого нужно брать в расчет массу тела. Исходя из того, что скорость света высока, можно понять, что даже мельчайшая частица имеет большую энергию.

Все это – лишь основные положения формулы относительности Эйнштейна, но для лучшего ее понимания нужно изучить учебную литературу по этой теме.