Классическая механика и теория относительности.

Сложение скоростей.В классической механике Ньютона скорости преобразуются при переходе из одной инерциальной системы отсчёта в другую согласно преобразованиям Галилея. Если скорость тела в системе отсчёта S была равна , а скорость системы отсчёта S' относительно системы отсчёта S равна , то скорость тела в при переходе в систему отсчёта S' будет равна .

Для скоростей, близких к скорости света преобразования Галилея становятся несправедливы. При переходе из системы S в систему S' необходимо использовать преобразования Лоренца : ; ; где с скорость света. Формула сложения скоростей для скоростей приобретает вид: в предположении, что скорость направлена вдоль оси х системы S. Легко убедиться, что в пределе нерелятивистских скоростей преобразования Лоренца сводятся к преобразованиям Галилея.

Скорость зависит от выбора системы отсчета, т.е. она величина неинвариантная (инвариантными называются величины, которые не зависят от системы отсчета). Для решения задач это часто удобно, так как можно выбрать систему отсчета, в которой скорость = 0, тем самым облегчая математическое решение задачи. Но, если положить v=c, то , скорость света не зависит от системы отсчета, т.е. является величиной инвариантной. Это положение является одним из постулатов теории относительности. (второй постулат утверждает равенство всех законов физики в инерциальных системах отсчета). Согласно теории относительности предельная скорость движения физического объекта равна скорости света, т.е. ≈ 300000 км/с.

Согласно представлениям классической физики масса зависит только от свойств самого тела, т.е. является величиной постоянной. Тогда из выражения следует, что если на тело действует постоянная сила, то тело двигается с ускорением, т.е. его скорость может неограниченно возрастать. Однако, по представлениям современной физики, в частности теории относительности, скорость любого движущегося объекта не может быть больше скорости света и с увеличением скорости масса тела возрастает: m , где - масса покоя. Формулировка второго закона, включающая импульс является более правильной.