Astrofizyka/Mechanika relatywistyczna

Z testwiki
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Ruch w czasprzestrzeni Minkowskiego opisuje trajektoria xμ(τ), gdzie τ jest parametrem niezmienniczym (nie czasem). Np. można zdefiniowć c dτ= ds gdzie s jest interwałem czasoprzestrzennym , τ nazywamy czasem własnym.

dτ=dt1v2c2.

Analogicznie do wektora prędkości w przestrzeni 3 wymiarowej zdefiniować można czterowektor prędkości:

uμ=dxμdτ={c1v2c2,11v2c2dxidt}

i czterowektor pędu

pμ=muμ.

Wektor pędu (μ=i={1,2,3}) w fizyce relatywistycznej ma postać

pi=mui=m1v2c2dxidt=m(v)dxidt

identyczną jak fizyce nierelatywistycznej, jeżeli zamienimy masę spoczynkową m na masę retatywistyczną

m(v)=m1v2c2.

Wielkości te nie są niezależne

uμuμ=gμνuμuν=c2

i podobnie

pμpμ=gμνpμpν=m2c2

Stąd otrzymujemy związek

p0=Epc=±p2+m2c2

Równanie ruchu cząstki swobodnej wynika z ekstremum całki działania (funkcjonału):

S[x(s)]=mcds=mcdτgμνdxμdτdxνdτ=dτL

który jest proporcjonalny do długości łuku wzdłuż linii ( linia geodezyjnej). L można interpretować jako funkcję Lagrange'a

L(u(τ),x(τ))=mcgμνdxμdτdxνdτ=mcgμνuμuν

Równania Eulera-Lagranga

ddτLuμ=Lxμ

można uważać, za uogólnienie równania Newtona

dpμdτ=Fμ

z pędem uogólnionym

pμ=Luμ=muμ

i siłą uogólnioną

Fμ=Lxμ

Gdy przestrzeń jest płaska, np. jest to przestrzeń Minkowskiego z:

gμν=diag(1,1,1,1)

równanie linii geodezyjnej daje równanie prostej:

duλdτ=d2xλdτ2=0


Szablon:Nawigacja