☰ Mundarija · Fizika

Massa va energiya bog‘lanishi

Darslar 33 · 1 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
33

Massaning tezlikka bog‘liqligi. Relyativistik dinamika. Massa bilan energiyaning o‘zaro bog‘liqlik qonuni

Darslik: 128–132-betlar
MaqsadMassaning tezlikka bog‘liqligi, to‘la, tinchlikdagi va kinetik energiya formulalarini, E = mc² munosabatini va E² = (m₀c²)² + (pc)² ni bilish; ularni oddiy masalalarda qo‘llash.
Yangi so‘zlar
tinchlikdagi massa · rest masstinchlikdagi energiya · rest energymassasiz zarra · massless particleimpuls · momentum
Tushuntirish

Nyuton qonunlari tezlik c ga yaqinlashganda ishlamay qoladi: zarrani tezlatish uchun kuch qo‘yilsa ham, tezligi c ga yetmaydi. Buni tushuntirish uchun relyativistik dinamikada harakatdagi jism massasi m = m₀/√(1 − υ²/c²) deb olinadi (m₀ — tinchlikdagi massa), impuls p = mυ, kuch F = Δp/Δt. Kichik tezliklarda m ≈ m₀. Jismning to‘la energiyasi E = mc², tinchlikdagi energiyasi E₀ = m₀c², kinetik energiyasi E_k = E − E₀ = (m − m₀)c². Demak, energiya o‘zgarsa, massa ham o‘zgaradi: Δm = ΔE/c²; massa va energiya bir narsaning ikki ko‘rinishidir. Energiya va impuls E² = (m₀c²)² + (pc)² bilan bog‘langan; m₀ = 0 bo‘lsa E = pc, bunday zarra (masalan, foton) hamma sanoq sistemalarida aynan c tezlikda harakatlanadi. Eslatma: hozirgi fizikada ko‘pincha «massa» deganda faqat m₀ olinadi va tezlikka bog‘liqlik E va p orqali ifodalanadi; bu yerda biz darslik terminologiyasiga amal qilamiz.

Namunalar
Zarra 0,8 c tezlikda: m = m₀/√(1 − 0,64) = m₀/0,6 ≈ 1,67 m₀. Kinetik energiya E_k = (m − m₀)c² ≈ 0,67 m₀c², ya’ni tinchlikdagi energiyaning uchdan ikki qismi (aniq 2/3).
1 g modda tinchlikdagi energiya: E₀ = mc² = 10⁻³ kg · (3·10⁸ m/s)² = 9·10¹³ J. Bu ≈ 2,5·10⁷ kW·h energiya (1 kW·h = 3,6·10⁶ J) — katta shaharning taxminan bir kunlik elektr iste’moli tartibida.
Sinfda faoliyat

Daftarda E_k/E₀ = m/m₀ − 1 formulasidan foydalanib β = 0,6; 0,8; 0,9 uchun E_k/E₀ ni hisoblab, kichik tezliklarda E_k ≈ m₀υ²/2 ga o‘tishini sonlar bilan tekshiring (β = 0,1 da). Faqat hisob ishi.

Mashq
1
Tinchlikdagi energiya formulasini yozing.
2
Reaksiyada 2·10⁻⁴ kg massa energiyaga aylandi. Ajralgan energiya (c² = 9·10¹⁶ m²/s²)?
3
Zarraning harakatdagi massasi tinchlikdagi massasidan 5 marta katta. E_k/E₀ nechaga teng?
4
Nima uchun massali zarra tezligi c ga yeta olmaydi?