Rörelsemassamomentum

Rörelsemassamomentum är begrepp som oftast beskriver hur ett objekts massa och dess rörelsemoment change med hastigheten enligt speciell relativitet. Den centrala kvantiteten är γ, relativitetsfaktorn, definierad som γ = 1/√(1 − v^2/c^2), där v är objektets hastighet och c är ljusets hastighet. Den relativistiska massan, ofta kallad rörelsemassa, är m_rel = γ m0, där m0 är vilomassan. Rörelsemomentum är då p = m_rel v = γ m0 v. Energin kopplad till rörelsen är E = γ m0 c^2 = m_rel c^2, vilket illustrerar mass-energy-ömsättningen i relativiteten.

Relationen mellan energi, momentum och vilomassa följer E^2 = (pc)^2 + (m0 c^2)^2. Detta är en kärnregel i kinematik för partiklar som befinner sig i höga hastigheter. När v → c växer γ utan gräns, vilket gör att både rörelsemassan och rörelsemomentet ökar utan begränsning. Det är därför objekt med icke-noll vilomassa inte kan nå eller överstiga ljusets hastighet.

Historiskt har begreppet rörelsemassa varit vanligt i undervisning, men i modern fysik används oftare vilomassa och fyra-momentum. Four-viddnotationen är p^μ = (E/c, p), och energin och momentet följer E^2 = p^2 c^2 + m0^2 c^4. Denna moderna ramverk undviker tvetydigheter mellan olika referensramar och förklarar hur energi, massa och rörelse hänger samman i ett relativistiskt sammanhang.

Sammanfattningsvis beskriver rörelsemassamomentum hur massa och momentum förändras med hastighet enligt relativitet, men modernt används främst vilomassa och fyra-momentum för tydligare och konsekvent beskrivning.