Zakoni klasične dinamike ne mogu objasniti kretanje tijela relativno velikim brzinama. Zbog toga je nastala relativistička dinamika. Da bi zakoni u relativističkoj dinamici imali isti oblik kao u klasičnoj dinamici, neophodno je veličine: impuls, masu, energiju, silu .... definisati u relativističkoj dinamici na sledeći način.
Relativistički impuls
Impuls tjela u relativističkoj dinamici je, takođe, vektorska veličina, ali definiše se sledećom formulom,
P=mv/(1-v2/c2)1/2
Prethodna formula može se napisati u obliku,
P=m(v)v
I analogna je formuli za impuls u klasičnoj dinamiciRelativistička masa
Na osnovu prethodnih relacija relativistička masa se definiše formulom,
m(v)=m/(1-v2/c2)1/2
Zaključak: u klasičnoj dinamici masa tijela je konstantna i ne zavisi od nrzine kretanja tijela. U relativističkoj dinamici konstantna je samo masa tijela u stanju mirovanja.
Relativistička energija
Ukupna relativistička energija definiše se formulom,
E=mc2/(1-v2/c2)1/2
Koja se još može napisati u obliku,
E0=m(v)c2
Prethodna formula je čuvena Einstein-ova relacija o ekvivalentnosti mase i energije, iz koje se dobije formula za energiju stanja mirovanja,
E0=mc2
Pošto su masa stanja mirovanja i
brzina svjetlosti konstantne veličine, slijedi da je i energija stanja
mirovanja konstantna veličina.
Ako na tijelo u stanju mirovanja otpočne da djeluje sila, onda će tijelo povećati
brzinu kretanja i njegova ukupna energija postajaće veća. Razlika ukupne
energije tijela E, pri nekoj brzini, i energije stanja mirovanja E0, određuje
energiju stanja kretanja, odnosno relativističku kinetičku energiju tijela,
T=E-E0.
Prema tome, relativistička energija tijela izračunava se po formuli,
T= mc2/(1-v2/c2)1/2- mc2
Relativistička sila
U relativističkoj dinamici uvodi se dopunski postulat
Δp/Δt=F
Gdje je p=m(v)v relativistički
impuls.
Primjer: Neka se čestica kreće pod dejstvom konstantne sile. U ovom slučaju
promjena impulsa čestice je u pravcu djelovanja sile, pa se jednačina za silu
može napisati u skalarnom obliku,
F= Δp/Δt
Ako je u početnom trenutku impuls čestice jednak nuli, onda je Δp=p-0 i Δt=t-0 pa je,
P=Ft.
Iz relacije za relativistički impuls slijedi,
V=f0t/(1+(f0/c)2t2)1/2
Gdje je f0=F/m. Iz relativističkog zakona sile slijedi da je brzina tijela složena funkcije vremena. U inercijalnim sistemima relativistički zakon sile važi u opštem slučaju, a drugi Newton-ov zakon klasične dnamike važi samo pri relativno malim brzinama.