Фундаментальные физические величины

Физические величины позволяют исследовать объекты природы и выявлять их свойства. Фундаментальные физическиевеличины обладают законом сохранения и свойством аддитивности. Эти величины отражают устойчивые свойства, присущие объекту. К этим величинам относятся: масса, заряд, импульс, момент импульса и полная энергия тела.

Масса – это количество материи тела, она является универсальной характеристикой инертности и гравитации. Следовательно, она является мерой инертности и гравитации. Впервые Галилей установил равенство инертной и гравитационной массы. Чем массивнее тело, тем больше его инертность. Масса - скалярная величина и не зависит от выбора начала системы отсчета. В изолированных системах она обладает законом сохранения. При малых скоростях ( «с) масса обладает свойством аддитивности, т.е. масса целого объекта равна сумме масс его частей.

Заряд - это фундаментальная характеристика заряженных частиц и тела. Он является источником электрических, магнитных и электромагнитных полей. Не движущийся заряд создает стационарное электрическое поле, движущийся с постоянной скоростью заряд создает магнитное поле, а ускоренно движущийся заряд создает электромагнитное поле. Минимальная «порция» заряда равна заряду электрона: е=1,6ּ10^–19 Кл. Остальные заряды меняются кратно к заряду электрона.

Импульс – это произведение массы тела на его скорость: =mּ . Импульс является фундаментальной характеристикой движения. Ньютон, в качестве характеристики движения предложил использовать импульс. Импульс - векторная величина, имеет направление, совпадающие с направлением скорости движения. В изолированных системах импульс имеет закон сохранения. Закон сохранения импульса до и после удара имеет вид:

m₁ּ +m₂ּ = m₁ּ +m₂ּ , при упругом ударе,

m₁ּ +m₂ּ = (m₁ +m₂) ּ , при пластическом ударе.

Моментом импульса обладают все вращающиеся частицы или тела. Его численное значение определяют по формуле , где - угловая скорость, а = mr²- момент инерции. Он является фундаментальной характеристикой вращательного движения. Она обладает законом сохранения в изолированных системах. Закон сохранения момента импульса имеет вид: L=const, т.е. L₁=L₂ или I_{1 1}=J_{2 2}. Этот закон легко проверяется на опыте при помощи скамьи Жуковского. Вектор момента импульса тела направлен вдоль оси вращения и определяет величины кинетической энергии вращения: W_к.вр.=I /2=L /2.

Полная энергия является фундаментальной характеристикой всяких частиц и тела. Механическая полная энергия состоит из суммы потенциальной и кинетической энергии: W=W_п+W_к= =mgh+m /2. Эйнштейн установил, что полная энергия тела складывается из энергии покоя (W₀), кинетической энергии и потенциальной энергии : . Энергия покоя тела W₀= m₀c² показывает эквивалентность энергии и массы, т.е. всякая масса обладает соответствующей определенной энергией. Здесь - масса покоя тела или частиц. Для свободной частицы потенциальной энергией можно пренебречь, тогда получим:

W_k=W-W₀=mc² + m₀c², (где m = m₀/ )

Законы сохранения являются важнейшим инструментом в исследовании природы.

Вопросы для самоконтроля

1. Кто утверждал, что существует абсолютное пространство и абсолютное время?

2. В 1926 году кто сообщил о создании неевклидовой геометрии?

3. В каком году Лобачевский опубликовал основы неевклидовой геометрии?

4. Кто разработал геометрию искривленного пространства?

5. Какие процессы дают живым организмам чувство времени?

6. Что такое время?

7. Какими свойствами обладает время?

8. Как меняется течение времени при больших концентрациях масс?

9. Как меняется течение времени при движениях с большими скоростями?

10. Какой диапазон временного интервала может измерять современная наука?

11. Какие информации дает чувство пространства живым организмам?

12. Что такое пространство?

13. Кто впервые догадался о том, что пространство само собой без материи не существует?

14. В каком году, Эйнштейн опубликовал «Специальную теорию относительности», где он объединил время и пространство?

15. В каком году, Эйнштейн опубликовал «Общую теорию относительности»?

16. Как зависит пространство от концентрации масс, согласно «Общей теории относительности»?

17. Как зависит пространство от скорости движения, согласно «Общей теории относительности»?

18. Какими свойствами обладает пространство?

19. Какой диапазон интервала длины может измерять современная наука?

20. На какой закон сохранения указывает однородность времени?

21. На какой закон сохранения указывает однородность пространства?

22. На какой закон сохранения указывает изотропность пространства?

24. Какие две постулаты принял Эйнштейн для создания специальной теории относительности?

25. В каком пространстве проявляется взаимосвязь пространства и времени?

26. Какой вид имеет формула расстояния между двумя событиями в четырехмерном пространстве?

27. Какой вид имеет преобразование Лоренца для координаты (х¹) и времени (t¹)?

28. По какой формуле, определяется релятивистский коэффициент (γ)?

29. По какому закону, длина движущихся тел сокращается?

30. По какому закону, течение времени движущихся часов замедляется?

31. По какому закону, масса движущихся тел возрастает?

32. Какой вид имеет релятивистский закон суммирование скоростей?

33. Чем отличается инерциальная система отчета от не инерциальной системы?

34. Какое утверждение положено в основу «Общей теории относительности»?

35. Что такое «Общая теория относительности»?

36. Какими свойствами обладают фундаментальные физические величины?

37. Какие величины относятся к фундаментальным физическим величинам?

38. Какая величина является универсальной характеристикой гравитации и инертности?

39. Какая величина является универсальной характеристикой заряженных частиц?

40. Какая величина является универсальной характеристикой движения?

41. Какая величина является универсальной характеристикой вращательного движения?

42. Какая величина является универсальной характеристикой всяких частиц и тела?

……******……