W tym zadaniu musisz obliczyć prędkość, jaką osiągnie elektron rozpędzony różnicą potencjałów 2 MV. Następnie musisz porównać wynik, który otrzymasz za pomocą wzorów z teorii względności, z wynikiem uzyskanym z użyciem wzorów fizyki klasycznej. Na końcu trzeba zdecydować, który z tych wyników jest poprawny.

1. Fizyka klasyczna:**

Gdy myślisz o prędkości elektronu klasycznie, możesz użyć wzoru na pracę wykonaną podczas przenoszenia ładunku w polu elektrycznym: $\text{[math]}$ . Ta praca odpowiada zmianie energii kinetycznej $\text{[math]}$ elektronu, która z kolei jest opisana przez $\text{[math]}$ . Składając te wzory, otrzymujesz równanie dla $\text{[math]}$ , które po podstawieniu wartości daje $\text{[math]}$ . To przekracza prędkość światła, co jest sprzeczne z obserwacjami.

2. Fizyka relatywistyczna:*

Aby uzyskać relatywistyczną prędkość $\text{[math]}$ elektronu, korzystasz z innego wzoru na energię kinetyczną. Wprowadzenie prędkości światła $\text{[math]}$ do równań daje szybkość relatywistyczną $\text{[math]}$ elektronu po podstawieniu wartości, co jest równoważne $\text{[math]}$ . Ten wynik jest zgodny z oczekiwaniem, że żadne ciało o niezerowej masie nie porusza się szybciej niż światło.

W podejściu klasycznym otrzymujesz szybkość elektronu około $\text{[math]}$ , co jest niepoprawne. Natomiast w podejściu relatywistycznym, otrzymujesz poprawny wynik $\text{[math]}$ .

Rozpoczynając rozwiązywanie, najpierw skupiasz się na fizyce klasycznej, gdzie za pomocą wzoru na pracę oraz wzoru na energię kinetyczną próbujesz uzyskać szybkość elektronu. Jednak uzyskany wynik jest sprzeczny z fundamentalnymi prawami fizyki, gdyż prędkość przekraczała prędkość światła.

Dlatego należy zwrócić uwagę na fizykę relatywistyczną. Wzory relatywistyczne uwzględniają efekty, które pojawiają się przy bardzo dużych prędkościach. Wykorzystując te wzory, obliczyłeś szybkość elektronu, która okazała się być poniżej prędkości światła, co jest zgodne z teorią względności Einsteina.

Pamiętaj, że gdy zajmujesz się obiektami poruszającymi się z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła, musisz uwzględnić efekty relatywistyczne, co zostało uwidocznione w tym zadaniu.