Добрый день! Скорость относительна, потому что зависит от выбранной системы отсчета. Пример: машина едет с определенной скоростью по улице. Сбоку от неё находится дом и по тротуару едет велосипедист. Так вот, относительно дома машина едет с одной скоростью, а если рассматривать скорость машины относительно движущегося велосипедиста, то она будет другая (потому что велосипедист также двигается).
Inna
В тренажере не поняла как решать задачу: "Длинный шнур двигается по гладкой горизонтальной поверхности влево со скоростью 2 м/с. Точку А начинают двигать вправо со скоростью 1 м/с. Какой длины часть шнура будет двигаться вправо через 3 с?" Помогите с решением:(
Ответ учителя: Постный Алексей Витальевич
Рассмотрите движение одного конца относительно другого. Получается, что они сближаются со скоростью 3 м/с. Далее вычислите, насколько уменьшится расстояние между концами шнура за 3 секунды. Затем сделайте рисунок: в начале движения и через 3 секунды. Это поможет вам найти правильный ответ.
Пользователь 372914
При объяснении Вами темы были упущены 2 момента (1. Вы графически не показали почему vберега берется со знаком минус 2. Эксперимент с траекторией мел-линейка-доска (не объяснено наглядно почему мел относительно линейки движется прямолинейно. Т.к наша школа направлена на среднего ученика, хотелось бы чтобы ученики кто ниже среднего тоже смогли понять до конца то что вы говорите. Вообще ресурс очень хорощий, и вы как преподаватель физики лучший на этом ресурсе.Я говорю не о знаниях, а о методике преподавания предмета. С большим уважением!
Ответ учителя: Постный Алексей Витальевич
Спасибо большое за отзыв! Что касается замечаний, то действительно, момент со скоростью относительно берега графически не выделен, но он объясняется словесно. Поэтому, при внимательном просмотре можно понять, почему берется знак "-". Что касается мела и линейки, то объяснение не представлено из-за его интуитивного понимания: линейка прямая , значит мел вдоль неё движется прямо линейно.
Пользователь 362168
Хотела бы спросить решение задачи: Поднимаясь вверх по реке, рыбак уронил с лодки деревянный багор, когда проезжал под мостом. Спустя полчаса он обнаружил пропажу и, повернув назад, догнал багор на расстоянии 2,7 км от моста. Найдите скорость течения реки, считая скорость лодки относительно воды неизменной.
Ответ учителя: Постный Алексей Витальевич
Для решения задачи сначала рассмотрите движение относительно реки. Относительно воды багор покоился, а рыбак плыл в одну сторону полчаса, затем вернулся (соответственно, прошло еще полчаса, т.к. багор покоился). То есть, всего час. Далее рассмотрите движение относительно моста. За указанный час багор проплыл 2,7 км.
Лукичёв Михаил
"Какова скорость мяча относительно Земли после абсолютно упругого удара о стену? (скорость стены U = 2 м/с, скорость мяча до удара v = 3 м/с)." Подскажите, почему правильный ответ 7 м/c, а не 5 м/c, т.к. удар упругий и идет сложение скоростей?..
Ответ учителя: Постный Алексей Витальевич
При решении задачи требуется рассмотреть скорость мяча относительно стены. Затем учесть, что при абсолютно упругом ударе модуль скорости мяча не изменится, а направление изменится на противоположное. После снова перейти в систему отсчета, связанную с Землей. О том, как перейти в систему отсчета, связанную с движущимся телом, подробно описано в уроке. Проделайте все вышеуказанное и получите правильный ответ. А утверждение, что при абсолютно упругом ударе скорости тел складываются является неверным.
Исламия
Здравствуйте! Не совсем понятен один момент. В конспекте есть такие слова:"Итак, движение в двух системах отсчета. Посмотрите на рис. 2. Можно отметить, что мел движется вдоль линейки прямолинейно, стало быть, траектория будет прямая. А когда мы рассматриваем движение – мел в плоскости доски, то траектория будет представлять собой кривую линию. Говорить о пройденном пути в данном случае проще всего, т.к. пройденный путь – это есть длина траектории, следовательно, в системе отсчета, связанной с линейкой, пройденный путь будет меньше, чем пройденный путь в плоскости доски. Как видно из эксперимента, от выбора системы отсчета зависит и траектория движения тела, и пройденный путь." Не могу понять, почему мел движется вдоль линейки не криволинейно, а прямолинейно?
Что такое теория относительности Ландау Лев Давидович
Скорость имеет предел
Скорость имеет предел
До второй мировой войны самолеты летали со скоростью, меньшей скорости звука, а теперь построены и «сверхзвуковые» самолеты. Радиоволны распространяются со скоростью света. Но нельзя ли поставить перед собой задачу - создать «сверхсветовую» телеграфию, чтобы передавать сигналы со скоростью еще большей, чем скорость света? Это оказывается невозможным.
В самом деле, если бы можно было осуществить передачу сигналов с бесконечной скоростью, то мы получили бы возможность устанавливать однозначным образом одновременность двух событий. Мы говорили бы, что эти события произошли одновременно, если бы бесконечно быстрый сигнал о первом событии приходил одновременно с сигналом о втором событии. Таким образом, одновременность получила бы абсолютный характер, не зависящий от движения той лаборатории, к которой относится это утверждение.
Но поскольку абсолютность времени опровергается опытом, мы заключаем, что передача сигналов не может быть мгновенной. Скорость передачи действия из одной точки пространства в другую не может быть бесконечной, другими словами - не может превышать некоторой конечной величины, называемой предельной скоростью.
Эта предельная скорость совпадает со скоростью света.
В самом деле, согласно принципу относительности движения, во всех движущихся друг относительно друга (прямолинейно и равномерно) лабораториях законы природы должны быть одинаковы. Утверждение, что никакая скорость не может превышать данного предела, есть также закон природы, и поэтому значение предельной скорости должно быть совершенно одинаково в различных лабораториях. Этими же свойствами, как мы знаем, отличается и скорость света.
Таким образом, скорость света - это не просто скорость распространения некоего явления природы. Она играет важнейшую роль предельной скорости.
Открытие существования в мире предельной скорости является одним из величайших триумфов человеческой мысли и экспериментальных возможностей человечества.
Физик прошлого столетия не мог додуматься до того, что в мире существует предельная скорость, что факт ее существования можно доказать. Более того, если бы даже он в своих опытах наткнулся на наличие в природе предельной скорости, он не мог быть уверен, что это закон природы, а не следствие ограниченности экспериментальных возможностей, которые могут быть устранены в процессе дальнейшего развития техники.
Принцип относительности показывает, что существование предельной скорости лежит в самой природе вещей. Рассчитывать, что прогресс техники даст возможность достичь скоростей, превышающих скорость света, столь же смешно, как полагать, что отсутствие на земной поверхности точек, разделенных расстоянием свыше 20 тысяч километров, есть не географический закон, а ограниченность наших знаний, и надеяться, что по мере развития географии удастся отыскать на Земле точки, еще более удаленные друг от друга.
Скорость света потому и играет такую исключительную роль в природе, что она является предельной скоростью для распространения чего бы то ни было. Свет либо опережает всякое другое явление, либо, в крайнем случае, доходит с ним одновременно.
Если бы Солнце раскололось на две части и образовало бы двойную звезду, то, конечно, изменилось бы и движение Земли.
Физик прошлого столетия, не знавший о существовании в природе предельной скорости, безусловно предположил бы, что изменение движения Земли произошло бы мгновенно вслед за раскалыванием Солнца. Между тем свету понадобилось бы восемь минут, чтобы дойти от расколовшегося Солнца до Земли.
В действительности, однако, изменение в движении Земли тоже начнется лишь спустя восемь минут после того, как расколется Солнце, и до этого момента Земля будет двигаться так, как если бы Солнце не раскололось. Да и вообще ни одно событие, происшедшее с Солнцем или на Солнце, не окажет никакого влияния ни на Землю, ни на ее движение до истечения этих восьми минут.
Конечная скорость распространения сигнала, разумеется, не лишает нас возможности устанавливать одновременность двух событий. Для этого надо только учесть время запаздывания сигнала, как это обычно и делается.
Однако такой способ установления одновременности уже вполне совместим с относительностью этого понятия. В самом деле, чтобы вычесть время запаздывания, мы должны будем разделить расстояние между местами, в которых произошли события, на скорость распространения сигнала. С другой стороны, еще обсуждая вопрос о посылке писем из экспресса Москва - Владивосток, мы видели, что само место в пространстве - понятие тоже весьма относительное!
Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович Из книги Что такое теория относительности автора Ландау Лев Давидович Из книги Эволюция физики автора Эйнштейн Альберт Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр Исаакович Из книги Твиты о вселенной автора Чаун Маркус Из книги Распространненость жизни и уникальность разума? автора Мосевицкий Марк ИсааковичВсякое ли утверждение имеет смысл? Очевидно, нет. Даже если взять вполне осмысленные слова и соединить их в полном согласии с правилами грамматики, то и тогда может получиться полнейшая бессмыслица. Например, утверждению «эта вода треугольная» трудно приписать какой бы
Из книги Гиперпространство автора Каку МичиоИ скорость относительна! Из принципа относительности движения следует, что говорить о прямолинейном и равномерном движении тела с некоторой скоростью, не указывая, относительно какой из покоящихся лабораторий измерена скорость, имеет столь же мало смысла, как говорить
Из книги Новый ум короля [О компьютерах, мышлении и законах физики] автора Пенроуз РоджерСкорость света В Галилеевых «Беседах о двух новых науках» мы находим разговор учителя и его учеников о скорости света:Сагредо: Но какого рода и какой степени быстроты должно быть это движение света? Должны ли мы считать его мгновенным или же совершающимся во времени, как
Из книги На кого упало яблоко автора Кессельман Владимир СамуиловичСкорость звука Случалось ли вам наблюдать издали за дровосеком, рубящим дерево? Или, быть может, вы следили за тем, как вдали работает плотник, вколачивая гвозди? Вы могли заметить при этом очень странную вещь: удар раздается не тогда, когда топор врезается в дерево или
Из книги автораСкорость звука Не надо бояться грома после того, как сверкнула молния. Вы, наверное, слыхали об этом. А почему? Дело в том, что свет распространяется несравненно быстрее, чем звук, – практически мгновенно. Гром и молния происходят в один и тот же момент, но молнию мы видим в
Из книги автора35. Имеет ли Солнце поверхность? Солнце это гигантский светящийся газовый шар, так что он не имеет твердой поверхности, как Земля. Но так, конечно, кажется на первый взгляд. Почему?Солнечную «поверхность», или фотосферу, к которой солнечные лучи с большим трудом пробиваются
Из книги автора Из книги автораВарп-скорость 5 Означает ли это, что с помощью черных дыр можно путешествовать по всей галактике, как в «Звездном пути» и других научно-фантастических фильмах?Как мы видели ранее, искривленность конкретного пространства обусловлена количеством материи-энергии,
Из книги автора Из книги автора«Заинтересованность совести не имеет» Вольтер в «Английских письмах» сообщает, что в 1726 году, когда он был в Англии, ему довелось присутствовать при ученом споре, участники которого обсуждали вопрос: кто был величайшим из людей - Цезарь, Александр, Тимур или Кромвель?
Билет №1
1.Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел.
Из всех многообразных форм движения материи этот вид движения является самым простым.
Например: перемещение стрелки часов по циферблату, идут люди, колышутся ветки деревьев, порхают бабочки, летит самолет и т.д.
Определение положения тела в любой момент времени является основной задачей механики.
Движение тела, при котором все точки движутся одинаково, называется поступательным.
Материальная точка – это физическое тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, считая, что вся его масса сосредоточенны в одной точке.
Траектория – это линия которую описывает материальная точка при своем движении.
Путь – это длина траектории движения материальной точки.
Перемещение – это направленный отрезок прямой (вектор), соединяющий начальное положение тела с его последующим положением.
Система отсчета – это: тело отсчета, связанная с ним система координат, а также прибор для отсчета времени.
Важная особенность мех. движения – его относительность.
Относительность движения – это перемещение и скорость тела относительно разных систем отсчета различны (например, человек и поезд). Скорость тела относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме скоростей тела относительно подвижной системы и скорости подвижной системы координат относительно неподвижной. (V 1 – скорость человека в поезде, V 0 - скорость поезда, то V=V 1 +V 0).
Классический закон сложения скоростей формулируется следующим образом: скорость движения материальной точки по отношению к системе отсчета, принимаемой за неподвижную, равна векторной сумме скоростей движения точки в подвижной системе и скорости движения подвижной системы относительно неподвижной.
Характеристики механического движения связаны между собой основными кинематическими уравнениями.
s = v 0 t + at 2 / 2;
v = v 0 + at .
Предположим, что тело движется без ускорения (самолет на маршруте), его скорость в течение продолжительного времени не меняется, а = 0, тогда кинематические уравнения будут иметь вид: v = const , s = vt .
Движение, при котором скорость тела не меняется, т. е. тело за любые равные промежутки времени перемещается на одну и ту же величину, называютравномерным прямолинейным движением.
Во время старта скорость ракеты быстро возрастает, т. е. ускорение а > О , а == const.
В этом случае кинематические уравнения выглядят так: v = V 0 + at , s = V 0 t + at 2 / 2.
При таком движении скорость и ускорение имеют одинаковые направления, причем скорость изменяется одинаково за любые равные промежутки времени. Этот вид движения называютравноускоренным.
При торможении автомобиля скорость уменьшается одинаково за любые равные промежутки времени, ускорение меньше нуля; так как скорость уменьшается, то уравнения принимают вид: v = v 0 + at , s = v 0 t - at 2 / 2 . Такое движение называют равнозамедленным.
2.Каждый
может легко разделить тела на твердые
и жидкие. Однако это деление будет только
по внешним признакам. Для того чтобы
выяснить, какими же свойствами
обладают твердые тела, будем их нагревать.
Одни тела начнут гореть (дерево, уголь)
- это органические вещества. Другие
будут размягчаться (смола) даже при
невысоких температурах - это аморфные.
Третьи будут изменять свое состояние
при нагревании так, как показано на
графике (рис. 12). Это и есть кристаллические
тела. Такое поведение кристаллических
тел при нагревании объясняется их
внутренним строением.Кристаллические
тела
-
это такие тела, атомы и молекулы которых
расположены в определенном порядке, и
этот порядок сохраняется на достаточно
большом расстоянии. Пространственное
периодическое расположение атомов
или ионов в кристалле называют кристаллической
решеткой.
Точки
кристаллической решетки, в которых
расположены атомы или ионы,
называютузлами
кристаллической
решетки. Кристаллические тела бывают
монокристаллами и
поликристаллами.Монокристалл
обладает
единой кристаллической решеткой во
всем объеме. Анизотропия
монокристаллов
заключается в зависимости их физических
свойств от направления. Поликристалл
представляет
собой соединение мелких, различным
образом ориентированных монокристаллов
(зерен) и не обладает анизотропией
свойств.
Большинство твердых тел имеют поликристаллическое строение (минералы, сплавы, керамика).
Основными свойствами кристаллических тел являются: определенность температуры плавления, упругость, прочность, зависимость свойств от порядка расположения атомов, т. е. от типа кристаллической решетки.
Аморфными называют вещества, у которых отсутствует порядок расположения атомов и молекул по всему объему этого вещества. В отличие от кристаллических веществ аморфные веществаизотропны. Это значит, что свойства одинаковы по всем направлениям. Переход из аморфного состояния в жидкое происходит постепенно, отсутствует определенная температура плавления. Аморфные тела не обладают упругостью, они пластичны. В аморфном состоянии находятся различные вещества: стекла, смолы, пластмассы и т. п.
Упругость - свойство тел восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил или других причин, вызвавших деформацию тел. Для упругих деформаций справедлив закон Гука, согласно которому упругие деформации прямо пропорциональны вызывающим их внешним воздействиям, где - механическое напряжение,
- относительное удлинение, Е - модуль Юнга (модуль упругости). Упругость обусловлена взаимодействием и тепловым движением частиц, из которых состоит вещество.
Пластичность - свойство твердых тел под действием внешних сил изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации после того, как действие этих сил прекратится
Билет№2
|
Билет№3
Положение точки в пространстве может быть определено также и радиус-вектором, проведенным из некоторого начала в данную точку (рис. 2). В этом случае для описания движения необходимо задать:
а) начало отсчета радиус-вектора r ;
б) начало отсчета времени t;
в) закон движения точки r (t).
Поскольку задание одной векторной величины r эквивалентно заданию трех ее проекций x, y, z на оси координат, от векторного способа легко перейти к координатному. Если ввести единичные векторы i , j , k (i = j = k = 1), направленные соответственно вдоль осей x, y и z (рис. 2), то, очевидно, закон движения может быть представлен в виде*)
r (t) = x(t)i +y(t)j +z(t)k . (1)
Преимущество векторной формы записи перед координатной в компактности (вместо трех величин оперируют с одной) и часто в большей наглядности.
Для решения первой части задачи воспользуемся координатным способом, направив ось х декартовой системы вдоль стержня и выбрав ее начало в точке А. Поскольку вписанный АМС прямой (как опирающийся на диаметр),x(t) = AM = 2Rcos = 2Rcost,
где R радиус полуокружности. Полученный закон движения называется гармоническим колебанием (колебание это будет продолжаться, очевидно, лишь до того момента, пока колечко не дойдет до точки А).
Вторую часть задачи будем решать, используя естественный способ. Выберем положительное направление отсчета расстояния вдоль траектории (полуокружности АС) против часовой стрелки (рис. 3), а нуль совпадающим с точкой С. Тогда длина дуги СМ как функция времени даст закон движения точки М
S(t) = R2 = 2R t,
т.е. колечко будет равномерно двигаться по окружности радиусом R с угловой скоростью 2 . Как явствует из проведенного рассмотрения,
нуль отсчета времени в обоих случаях соответствовал моменту, когда колечко находилось в точке С.
Билет№4
Координатный способ. Будем задавать положение точки с помощью координат (рис.1.7 ). Если точка движется, то ее координаты изменяются с течением времени. Так как координаты точки зависят от времени, то можно сказать, что они являются функциями времени .
Математически это принято записывать в виде
Уравнения (1.1) называют кинематическими уравнениями движения точки , записанными в координатной форме. Если они известны, то для каждого момента времени мы сможем рассчитать координаты точки, а следовательно, и ее положение относительно выбранного тела отсчета. Вид уравнений (1.1) для каждого конкретного движения будет вполне определенным. Линия, по которой движется точка в пространстве, называется траекторией . В зависимости от формы траектории все движения точки делятся на прямолинейные и криволинейные. Если траекторией является прямая линия, движение точки называется прямолинейным , а если кривая -криволинейным .
Для описания любых физических процессов
А. Все системы отсчета являются равноправными.
Б. Все инерциальные системы отсчета являются равноправными.
Какое из этих утверждений справедливо согласно специальной теории относительности?
1) только А
2) только Б
4) ни А, ни Б
Решение.
Главный постулат теории Эйнштейна, принцип относительности, гласит: «Все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса». Таким образом, верно утверждение Б.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
Какие из следующих утверждений являются постулатами специальной теории относительности?
А. Все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса.
Б. Скорость света в вакууме не зависит от скорости источника и приемника света.
В. Энергия покоя любого тела равна произведению его массы на квадрат скорости света в вакууме.
Решение.
Первый постулат специальной теории относительности: «Все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса». Второй постулат: «Скорость света в вакууме не зависит от скорости источника и приемника света». Таким образом, постулатами являются утверждения А и Б.
Правильный ответ: 1.
Ответ: 1
В установке искровой разряд создает вспышку света и звуковой импульс, регистрируемые датчиком, расположенным на расстоянии 1 м от разрядника. Схематически взаимное расположение разрядника Р и датчика Д изображено стрелкой. Время распространения света от разрядника к датчику равно Т , а звука —
Проводя эксперименты с двумя установками 1 и 2, расположенными в космическом корабле, летящем со скоростью относительно Земли, как показано на рисунке, космонавты обнаружили, что
| 1) | 2) | 3) | 4) |
Решение.
Так как космический корабль летит с постоянной скоростью, он представляет собой инерциальную систему отсчета. Согласно принципу относительности (первому постулату специальной теории относительности), все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса. Следовательно, космонавты, находившиеся на борту космического корабля, не могли обнаружить никакой зависимости скорости распространения светового и звукового сигналов от ориентации установки.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
Один ученый проверяет закономерности колебания пружинного маятника в лаборатории на Земле, а другой — в лаборатории на космическом корабле, летящем вдали от звезд и планет с выключенным двигателем. Если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях эти закономерности будут
1) одинаковыми при любой скорости корабля
2) разными, так как на корабле время течет медленнее
3) одинаковыми, если скорость корабля мала
4) одинаковыми или разными в зависимости от модуля и направления скорости корабля
Решение.
Так как космический корабль летит с постоянной скоростью, он представляет собой инерциальную систему отсчета. Согласно принципу относительности (первому постулату специальной теории относительности), все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса. Следовательно, если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях закономерности колебания пружинного маятника будут одинаковыми при любой скорости корабля.
Правильный ответ: 1.
Ида Горбачева (Ухта)
16.05.2012 20:01
Здравствуйте! Но по теории относительности в движущихся объектах время течет медленнее... К тому же в земных условиях есть вес, а в корабле его нет... Не могли бы прокомментировать эти противоречия?
Алексей (Санкт-Петербург)
Добрый день!
Противоречий слава Богу нет! Не переживайте.
По поводу Ваших вопросов. Сначала по поводу замедления времени. Не надо забывать, что это относительный эффект. Неподвижному наблюдателю на Земле кажется, что в движущемся относительно него объекте (например, лаборатории) время течет медленнее, чем на Земле, кроме того этот объект кажется ему еще и сплюснутыми в продольном направлении. Но для ученого в этом движущемся объекте, уже Земля кажется проносящейся мимо него с тоже скоростью, но в обратном направлении. А значит, ему тоже будет казаться, что наблюдатель на Земле через чур медлителен и поразительно сплюснут:). Постулат Эйнштейна гарантирует, что во всех инерциальных системах отсчета все будет выглядеть одинаково (и это замечательно). То есть,если ставить одинаковые эксперименты, то будут получаться одинаковые результаты. Например, если у каждого ученого есть свой маятник, то и показания собственных маятников, и показания чужих маятников для обоих ученых будут совпадать:)
Теперь про вес. Не путайте, что вес - сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, это вовсе не сила тяжести. На Земле, действительно, чаще всего источником веса, является притяжение к Земле, но если посмотреть на свободно падающий лифт, то там веса уже не будет. В случае с пружинным маятником, оказывается, что сила тяжести никак не влияет на характер его колебаний, она приводит только к смещению положения равновесия. Поэтому если положить маятник "на бочок", тем самым убрав силу тяжести из игры, получится абсолютно тоже самое, что и в ракете, где вообще никакой силы тяжести нет:)
Надеюсь, что я удовлетворил Ваше любопытство!
Ида Горбачева (Ухта)
18.05.2012 20:51
Спасибо за ответ. Есть еще два нюанса - 1. Земля всего лишь приблизительно является инерциальной системой отсчета. 2. В специальной теории относительности рассматривается понятие о гравитационном замедлении времени.
Алексей (Санкт-Петербург)
Систему отсчета, связанную с Землей, действительно можно лишь с некоторой точностью считать инерциальной. Это верно.
По поводу Вашего второго замечание (немного поправлю): влияние гравитации на время за пределами компетенции специальной теории относительности (СТО). В СТО работают с плоским пространством. Обобщение на гравитацию было сделано Эйнштейном уже в рамках общей теории относительности (ОТО). Но ее рассмотрение далеко за рамками школьной программы:)
Юрий Шойтов (Курск)
28.11.2012 21:27
Здравствуйте, Алексей!
Меня удивляет, как постановка вопроса, так и Ваше (скорее всего не Ваше) решение.
Совершенно непонятно, что обозначают слова "процессы протекают одинаково".
Такая формулировка отбрасывает нас во времена Галилея, когда еще не было понятия системы отсчета. Да Галилей писал именно так: "Мухи в каюте будут летать одинаково независимо от того стоит ли корабль на месте или движется прямолинейно и равномерно". В переводе на современный язык это значит: "Если на материальную точку подействовать некоторой силой, то точка получит одно и то же ускорение во всех системах отсчета, которые движутся друг относительно друга прямолинейно равномерно и поступательно." Но даже в классической механике нельзя в этом случае говорить об "одинаковом протекании процессов" в этих системах. Скорость точки в разных системах будет разной, соответственно, разной будет кинетическая энергия. Так, если в движущимся поезде пассажир будет идти относительно вагона со скоростью 1 м/с и резко остановится относительно вагона, то ничего особенного не произойдет. Если же он остановится за то же самое время относительно земли, то это крушение поезда. Вот вам и "одинаковость протекания процессов"!
Из преобразований Лоренца следует, что время в движущейся и и неподвижной системах отсчета будет разным, следовательно, разными будут и периоды колебаний маятника. Где Вы тут усмотрели "одинаковость процессов"?!
Равноправие систем отсчета в СТО состоит в том, что в обеих системах одинаковой (инвариантной) будет величина релятивистского интервала в четырехмерном пространстве Минковского. И не более того.
Рассуждения о том, что будет "казаться" одному и другому наблюдателю нелепы. Если одному или двум субъектам что-то кажется, то этот феномен изучает не физика, а психиатрия.
Рассуждения об инерциальности системы отсчета, связанной с Землей, тоже ошибочны. Земля вращается вокруг своей оси, следовательно точка, неподвижная в этой системе, имеет переносное ускорение омега квадрат умножить на расстояние этой точки от оси вращения. Для точек, находящихся на поверхности Земли это ускорение во много раз меньше ускорения свободного падения, им пренебречь можно. Но в условии сказано, что корабль находится вдали от планет (в том числе и от Земли). Тогда расстояние от космического корабля велико, и сила инерции приобретает огромное значение.
Как условие, так и решение представляют собой неуклюжую попытку понятно объяснить школьнику то, чего не понимаешь сам.
Если Вы ставите своей целью окончательно запутать школьника и заставить его вместо изучения природы зубрить некоторые догмы, то "решая" подобные задачи, Вы достигните этой цели.
Алексей (Санкт-Петербург)
Добрый день!
Юрий, Вы опять делаете из мухи слона. В задаче лишь спрашивается, будут ли наблюдатели, находящиеся в лабораториях на земле и в ракете видеть, что маятники колеблются одинаково (с одинаковыми периодами). Каждый наблюдатель следит за своим маятником, обе лаборатории, естественно, считаются инерциальными, наблюдатели неподвижны относительно лабораторий.
Евгений Кирик (Отрадное)
27.02.2013 17:05
Добрый день! "Так как космический корабль летит с постоянной скоростью" - откуда взялось это утверждение? разве если корабль летит с выключенным двигателем то это означает что он не ускоряется? Ведь если можно пренебречь силой трения то тогда по 2 закону ньютона F=ma. значит изначально силу придали а потом отключили двигатель Следовательно корабль двигается с ускорением. ??Объясните подробнее, пожалуйста этот момент:)
Алексей
Добрый день!
Силы трения, действительно нет. Слова про то, что ракета "вдали от звезд" означают, что она не испытывает гравитационного притяжения небесных тел, им также можно пренебречь.
Таким образом в данный момент на ракету никаких сил не действует, а значит, по выписанному Вами второму закону Ньютона, ускорение равно нулю. Да, когда-то двигатели работали, они сообщали ракете ускорение, но как только их выключили, ракета стала двигаться равномерно, нечему ее теперь ускорять.
Луч лазера в неподвижной ракете попадает в приемник, расположенный в точке 0 (см. рисунок). В какой из приемников может попасть этот луч в ракете, движущейся вправо с постоянной скоростью?
1) 1, независимо от скорости ракеты
2) 0, независимо от скорости ракеты
3) 2, независимо от скорости ракеты
4) 0 или 1, в зависимости от скорости ракеты
Решение.
Так как ракета летит с постоянной скоростью, она представляет собой инерциальную систему отсчета. Согласно принципу относительности (первому постулату специальной теории относительности), все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса. Следовательно, если луч лазера попадал в приемник, расположенный в точке 0, в неподвижной ракете. Он будет попадать в него и в равномерно двигающейся ракете независимо от ее скорости.
Правильный ответ: 2.
Ответ: 2
Свет от неподвижного источника падает перпендикулярно поверхности зеркала, которое удаляется от источника света со скоростью Какова скорость отраженного света в инерциальной системе отсчета, связанной с зеркалом?
Решение.
Согласно второму постулату специальной теории относительности, скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета. Таким образом, скорость отраженного света в инерциальной системе отсчета, связанной с зеркалом, равна c .
Правильный ответ: 3.
Ответ: 3
В инерциальной системе отсчета свет от неподвижного источника распространяется со скоростью с . Пусть источник света движется в некоторой инерциальной системе со скоростью а зеркало — со скоростью u в противоположную сторону. С какой скоростью распространяется в этой системе отсчета свет, отраженный от зеркала?
Решение.
Согласно второму постулату специальной теории относительности, скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных систем отсчета. Таким образом, скорость отраженного от зеркала света в этой инерциальной системе отсчета равна c .
Правильный ответ: 4.
Ответ: 4
Какие из приведенных ниже утверждений являются постулатами специальной теории относительности?
А. Принцип относительности — равноправность всех инерциальных систем отсчета.
Б. Инвариантность скорости света в вакууме — неизменность ее величины при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую.
1) только А
2) только Б
4) ни А, ни Б
Решение.
Первый постулат специальной теории относительности: «Все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса». Второй постулат: «Скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета». Таким образом, постулатами являются утверждения и А, и Б.
