Переход:
.....Назад.....Содержание.....Вперед ДОПОЛНЕНИЕ 3. НОВАЯ ФОРМУЛА ДЛЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ[Дополнение 3 появилось на этом сайте исключительно благодаря сообщению Вячеслава Дудника vdudnik@chem.utoronto.ca (см. Гостевую книгу этого сайта). ]
В разделе 9 мы получили формулу (9.20) для зависимости кинетической энергии частицы от ее скорости вида
. (Д3.1)
где bu = u/cu, cu= сo (1+ u2/сo2)1/2, которая совпадает с зависимостью кинетической энергии частицы от ее скорости из специальной теории относительности (СТО).
Если ввести обозначение bо = u/cо , то, поскольку
и , (Д3.2)
формулу (Д3.1) можно представить в виде
. (Д3.3)
Но мы можем получить формулу для зависимости кинетической энергии от скорости частицы, не совпадающую с формулой из СТО. Действительно, формулу (9.16) из раздела 9 можно представить в виде
, (Д3.4)
где bо = u/co.
В формуле (Д3.4) произведем без каких-либо предположений (в противоположность тому, как это было в разделе 9) следующие преобразования
(Д3.5)
где со – скорость света в вакууме от неподвижного источника (константа).
С учетом выражения (Д3.5) выражение (Д3.4) можно переписать в виде
(Д3.6)
Определим теперь полную энергию, отобранную частицей у электростатического поля и превратившуюся в кинетическую энергию частицы, проинтегрировав выражение (Д3.6) в пределах от нуля до bo
(Д3.7)
Выполнив в выражении (Д3.7) интегрирование, получим (НОВАЯ ФОРМУЛА)
, (Д3.8)
где bо = u/co. Формулу (Д3.8) с учетом выражений (Д3.2) можно записать в виде
. (Д3.9)
Тогда, если считать, что
(Д3.10)
является энергией покоя частицы, то формулу (Д3.8) можно трактовать как разность между полной энергией частицы
(Д3.11)
и энергией покоя частицы (Д3.10).
После возведения обеих частей уравнения (Д3.11) в квадрат получим выражение
,
(Д3.12)которое можно (тоже вполне естественно) рассматривать в новой теории пространства-времени как второе соотношение между полной энергией частицы E и ее импульсом p = mou.
Напоминаем, что подставив в формулу p = mou выражение (7.13), мы имеем выражение
(Д3.14)которое определяет импульс частицы в специальной теории относительности.
Разрешив выражение (Д3.3) относительно скорости частицы, получим первую зависимость скорости частицы от ее кинетической энергии в новой теории пространства-времени
(Д3.15)Из этой формулы следует, что если кинетическая энергия частицы W превышает 42% от moco2, то такая частица должна двигаться со сверхсветовой скоростью.
Разрешив выражение (Д3.8) относительно скорости частицы, получим вторую зависимость скорости частицы от ее кинетической энергии в НРТПВ
.
(Д3.16)Из формулы (Д3.16) следует, что если кинетическая энергия частицы превышает 61% от moco2, то такая частица должна двигаться со сверхсветовой скоростью.
Нетрудно убедиться, что при u << co , то есть при переходе к скоростям, значительно меньшим скорости света в вакууме, из формул (Д3.8) и (Д3.9) также вытекает формула нерелятивистской механики
W = mo u2/2 , (Д3.17)
как и из формул (Д3.1) и (Д3.3).
В табл. Д3.1 и Д3.2 приведены результаты расчета кинетической энергии частицы по формулам (Д3.8) и (Д3.3).
В этих таблицах: bo = u/co; W(Д3.8) – значение кинетической энергии, рассчитанное по формуле (Д3.8); W(Д3.3) – значение кинетической энергии, рассчитанное по формуле (Д3.3).Таблица Д3.1. В диапазоне от b o = 0,1 до b o = 0,9.
b o |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
W (Д3.8) / (mco2) |
0,005 |
0,0202 |
0,0460 |
0,0831 |
0,1325 |
0,1953 |
0,2729 |
0,3667 |
0,4784 |
W(Д3.3) / (mco2) |
0,005 |
0,0198 |
0,0440 |
0,0770 |
0,1180 |
0,1662 |
0,2207 |
0,2806 |
0,3454 |
Рис. Д3.1. Графики, соответствующие табл. Д3.1.
Таблица Д3.2. В диапазоне от bo = 1,0 до bo = 9,0.
b o |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
W(Д3.8) / (mco2) |
0,609 |
3,393 |
10,21 |
23,03 |
43,86 |
74,69 |
117,5 |
174,3 |
247,2 |
W(Д3.3) / (mco2) |
0,414 |
1,236 |
2,162 |
3,123 |
4,099 |
5,083 |
6,071 |
7,062 |
8,055 |
Рис. Д3.2. Графики, соответствующие табл. Д3.2.
Из рис. Д3.2 видно, что при расчете по формуле (9.20) из раздела 9 (она же формула (Д3.3)) кинетическая энергия для сверхсветовых скоростей существенно меньше, чем при расчете по формуле (Д3.8).
Подставив формулу (Д3.15) в формулу (9.8), получим первую зависимость радиуса кривизны траектории заряженной частицы в поперечном магнитном поле от кинетической энергии частицы, вытекающую из новой теории пространства-времени
(Д3.18)
Эта зависимость совпадает полностью с аналогичной зависимостью из специальной теории относительности. Зависимость (Д3.18) можно также преобразовать к виду
(Д3.19)
Подставив формулу (Д3.16) в формулу (9.8), получим вторую зависимость радиуса кривизны траектории заряженной частицы в поперечном магнитном поле от кинетической энергии частицы, вытекающую из новой теории пространства-времени
. (Д3.20)
Формула (Д3.20) не совпадает с формулой из СТО. Поэтому в будущем еще предстоит установить, по какой же формуле (Д3.3) или (Д3.8) в реальной действительности кинетическая энергия частицы зависит от скорости движения частицы при больших скоростях частиц.
Таким образом, из новой теории пространства-времени следует, что частицы движутся со сверхсветовой скоростью, либо если их кинетическая энергия превышает 42% от их энергии покоя по одной формуле, либо если их кинетическая энергия превышает 61% от moco2.
Переход:
.....Назад.....Содержание.....Вперед