Pertanyaan.

1. Apa yang dimaksud dengan pernyataan berikut: kecepatan itu relatif, lintasan itu relatif, lintasan itu relatif?

Artinya, besaran-besaran (kecepatan, lintasan, dan lintasan) gerak tersebut berbeda-beda bergantung pada kerangka acuan mana pengamatan itu dilakukan.

2. Tunjukkan dengan contoh bahwa kecepatan, lintasan dan jarak yang ditempuh merupakan besaran relatif.

Misalnya, seseorang berdiri tak bergerak di permukaan bumi (tidak ada kecepatan, tidak ada lintasan, tidak ada jalur), tetapi saat ini Bumi berputar pada porosnya, dan oleh karena itu orang tersebut, relatif terhadap, misalnya, pusat bumi, bergerak sepanjang lintasan tertentu (melingkar), bergerak dan mempunyai kecepatan tertentu.

3. Rumuskan secara singkat apa yang dimaksud dengan relativitas gerak.

Pergerakan suatu benda (kecepatan, lintasan, lintasan) berbeda dalam sistem referensi yang berbeda.

4. Apa perbedaan utama antara sistem heliosentris dan sistem geosentris?

Dalam sistem heliosentris yang menjadi acuan adalah Matahari, dan dalam sistem geosentris adalah Bumi.

5. Menjelaskan perubahan siang dan malam di Bumi pada sistem heliosentris (lihat Gambar 18).

Dalam sistem heliosentris, siklus siang dan malam dijelaskan oleh perputaran bumi.

Latihan.

1. Air di sungai bergerak dengan kecepatan 2 m/s relatif terhadap tepi pantai. Sebuah rakit mengapung di sepanjang sungai. Berapa kecepatan rakit relatif terhadap pantai? tentang air di sungai?

Kecepatan rakit relatif terhadap pantai adalah 2 m/s, relatif terhadap air di sungai - 0 m/s.

2. Dalam beberapa kasus, kecepatan suatu benda mungkin sama dalam sistem referensi yang berbeda. Misalnya, sebuah kereta api bergerak dengan kecepatan yang sama dalam kerangka acuan yang dikaitkan dengan bangunan stasiun dan dalam kerangka acuan yang dikaitkan dengan pohon yang tumbuh di tepi jalan. Bukankah ini bertentangan dengan pernyataan bahwa kecepatan itu relatif? Jelaskan jawaban Anda.

Jika kedua benda yang terkait dengan sistem referensi benda-benda ini tetap tidak bergerak relatif satu sama lain, maka keduanya dikaitkan dengan sistem referensi ketiga - Bumi, tempat pengukuran dilakukan.

3. Dalam kondisi apa kecepatan suatu benda yang bergerak akan sama terhadap dua kerangka acuan?

Jika sistem referensi ini stasioner satu sama lain.

4. Berkat rotasi harian Bumi, seseorang yang duduk di kursi di rumahnya di Moskow bergerak relatif terhadap poros Bumi dengan kecepatan sekitar 900 km/jam. Bandingkan kecepatan ini dengan kecepatan awal peluru relatif terhadap pistol, yaitu 250 m/s.

5. Sebuah kapal torpedo bergerak sepanjang garis lintang selatan paralel keenam puluh dengan kecepatan 90 km/jam relatif terhadap daratan. Kecepatan rotasi harian bumi pada garis lintang ini adalah 223 m/s. Berapa kecepatan perahu relatif terhadap sumbu bumi dalam (SI) dan kemana arahnya jika bergerak ke timur? ke barat?

Tiket No.1

1.Gerakan mekanis adalah perubahan posisi suatu benda dalam ruang terhadap waktu relatif terhadap benda lain.

Dari semua bentuk gerak materi yang beragam, jenis gerak ini adalah yang paling sederhana.

Misalnya: menggerakkan jarum jam di sekitar dial, orang berjalan, dahan pohon bergoyang, kupu-kupu beterbangan, pesawat terbang, dll.

Menentukan posisi suatu benda pada suatu waktu merupakan tugas utama mekanika.

Pergerakan suatu benda yang semua titiknya bergerak sama besar disebut translasi.

 Titik material adalah benda fisik, yang dimensinya dalam kondisi gerak tertentu dapat diabaikan, dengan asumsi seluruh massanya terkonsentrasi pada satu titik.

 Lintasan adalah garis yang digambarkan oleh suatu titik material selama pergerakannya.

 Jalur adalah panjang lintasan suatu titik material.

 Perpindahan adalah ruas garis lurus berarah (vektor) yang menghubungkan posisi awal benda dengan posisi selanjutnya.

 Sistem referensi adalah: badan referensi, sistem koordinat terkait, serta alat untuk menghitung waktu.

Fitur penting dari bulu. gerakan adalah relativitasnya.

Relativitas gerak– ini adalah pergerakan dan kecepatan suatu benda relatif terhadap sistem referensi yang berbeda (misalnya, seseorang dan kereta api). Kecepatan suatu benda relatif terhadap sistem koordinat tetap sama dengan jumlah geometrik kecepatan benda relatif terhadap sistem bergerak dan kecepatan sistem koordinat bergerak relatif terhadap sistem tetap. (V 1 adalah kecepatan seseorang di dalam kereta, V 0 adalah kecepatan kereta, maka V = V 1 + V 0).

Hukum klasik penjumlahan kecepatan dirumuskan sebagai berikut: kecepatan gerak suatu titik material terhadap sistem acuan, yang dianggap diam, sama dengan jumlah vektor kecepatan gerak suatu titik dalam sistem bergerak dan kecepatan geraknya. sistem yang bergerak relatif terhadap sistem yang diam.

Ciri-ciri gerak mekanis saling berhubungan dengan persamaan kinematik dasar.

s =ay 0 T + pada 2 / 2;

ay = ay 0 + pada .

Misalkan suatu benda bergerak tanpa percepatan (pesawat terbang pada suatu rute), kecepatannya tidak berubah dalam waktu lama, A= 0, maka persamaan kinematiknya akan menjadi seperti: ay = konstanta, s =ay .

Gerak yang kecepatan suatu benda tidak berubah, yaitu benda bergerak dengan jumlah yang sama dalam selang waktu yang sama, disebut gerakan linier seragam.

Selama peluncuran, kecepatan roket meningkat dengan cepat, yaitu percepatan A>Oh, sebuah == konstanta.

Dalam hal ini, persamaan kinematiknya terlihat seperti ini: ay = V 0 + pada , S = V 0 T + pada 2 / 2.

Dengan gerakan seperti itu, kecepatan dan percepatan memiliki arah yang sama, dan kecepatan berubah secara merata dalam interval waktu yang sama. Gerakan seperti ini disebut dipercepat secara seragam.

Saat mengerem sebuah mobil, kecepatannya berkurang secara merata dalam periode waktu yang sama, percepatannya kurang dari nol; karena kecepatannya berkurang, persamaannya terbentuk : ay = ay 0 + pada , S = ay 0 T - pada 2 / 2 . Jenis gerak ini disebut lambat beraturan.

2.Setiap orang dapat dengan mudah membagi benda menjadi padat dan cair. Namun pembagian ini hanya akan didasarkan pada tanda-tanda eksternal. Untuk mengetahui sifat-sifat benda padat, kita akan memanaskannya. Beberapa benda akan mulai terbakar (kayu, batu bara) - ini adalah zat organik. Yang lain akan melunak (resin) bahkan pada suhu rendah - ini amorf. Yang lain lagi akan berubah keadaannya ketika dipanaskan seperti yang ditunjukkan pada grafik (Gbr. 12). Ini adalah benda kristal. Perilaku benda kristal ketika dipanaskan dijelaskan oleh struktur internalnya. Badan kristal- ini adalah benda yang atom dan molekulnya tersusun dalam urutan tertentu, dan urutan ini dipertahankan dalam jarak yang cukup jauh. Susunan periodik spasial atom atau ion dalam kristal disebut kisi kristal. Titik-titik kisi kristal tempat atom atau ion berada disebut node kisi kristal. Badan kristal adalah kristal tunggal atau polikristal. Monokristal memiliki kisi kristal tunggal di seluruh volumenya. Anisotropi kristal tunggal terletak pada ketergantungan sifat fisiknya pada arah. Polikristal Ini adalah kombinasi kristal tunggal (butir) kecil dengan orientasi berbeda dan tidak memiliki sifat anisotropi.

Kebanyakan padatan memiliki struktur polikristalin (mineral, paduan, keramik).

Sifat utama benda kristal adalah: kepastian titik leleh, elastisitas, kekuatan, ketergantungan sifat pada susunan atom, yaitu pada jenis kisi kristal.

Amorf adalah zat yang tidak mempunyai keteraturan susunan atom dan molekul di seluruh volume zat tersebut. Berbeda dengan zat kristal, zat amorf isotropik. Artinya sifat-sifatnya sama ke segala arah. Transisi dari keadaan amorf ke cair terjadi secara bertahap; tidak ada titik leleh tertentu. Benda amorf tidak memiliki elastisitas, melainkan plastis. Berbagai zat berada dalam keadaan amorf: kaca, resin, plastik, dll.

Elastisitas- sifat benda untuk mengembalikan bentuk dan volumenya setelah berhentinya gaya luar atau sebab lain yang menyebabkan deformasi benda. Untuk deformasi elastis, hukum Hooke berlaku, yang menyatakan bahwa deformasi elastis berbanding lurus dengan pengaruh luar yang menyebabkannya, dimana tegangan mekanis,

 - perpanjangan relatif, E - Modulus Young (modulus elastisitas). Elastisitas disebabkan oleh interaksi dan pergerakan termal partikel-partikel penyusun suatu zat.

Plastik- sifat benda padat di bawah pengaruh gaya luar untuk mengubah bentuk dan ukurannya tanpa runtuh dan mempertahankan deformasi sisa setelah aksi gaya-gaya ini berhenti

Tiket No.2

Tiket No.3

Posisi suatu titik dalam ruang juga dapat ditentukan dengan vektor radius yang ditarik dari titik asal tertentu ke titik tertentu (Gbr. 2). Dalam hal ini, untuk menggambarkan gerakan yang perlu Anda atur:

a) asal mula vektor jari-jari R;

b) waktu mulainya t;

c) hukum gerak suatu titik R(T).

Sejak menentukan satu besaran vektor R setara dengan menentukan tiga proyeksinya x, y, z pada sumbu koordinat; mudah untuk berpindah dari metode vektor ke metode koordinat. Jika kita memperkenalkan vektor satuan Saya, J, k (Saya= J = k= 1), masing-masing diarahkan sepanjang sumbu x, y dan z (Gbr. 2), maka tentu saja hukum gerak dapat direpresentasikan dalam bentuk *)

R(t) = x(t) Saya+kamu(t) J+z(t) k. (1)

Keuntungan pencatatan bentuk vektor dibandingkan bentuk koordinat adalah kekompakannya (daripada tiga besaran, satu beroperasi dengan satu) dan seringkali lebih jelas.

x(t) = AM = 2Rcos = 2Rcost,

dimana R adalah jari-jari setengah lingkaran. Hukum gerak yang dihasilkan disebut osilasi harmonik (osilasi ini jelas akan berlanjut hanya sampai cincin mencapai titik A).

Kami akan menyelesaikan masalah bagian kedua dengan menggunakan metode alami. Mari kita pilih arah positif penghitungan jarak sepanjang lintasan (setengah lingkaran AC) berlawanan arah jarum jam (Gbr. 3), dan nol bertepatan dengan titik C. Maka panjang busur SM sebagai fungsi waktu akan memberikan hukum gerak titik M

S(t) = R2 = 2R t,

itu. cincin akan bergerak beraturan mengelilingi lingkaran berjari-jari R dengan kecepatan sudut 2. Seperti yang jelas dari pemeriksaan,

hitungan waktu nol dalam kedua kasus berhubungan dengan momen ketika cincin berada di titik C.

Tiket No.4

Metode koordinat. Kita akan mengatur posisi titik menggunakan koordinat ( Gambar 1.7). Jika suatu titik bergerak, maka koordinatnya berubah seiring waktu. Karena koordinat suatu titik bergantung pada waktu, maka kita dapat mengatakan bahwa koordinat tersebut adalah fungsi waktu.

Secara matematis, hal ini biasanya ditulis dalam bentuk

Persamaan (1.1) disebut persamaan kinematika gerak suatu titik, ditulis dalam bentuk koordinat. Jika diketahui, maka untuk setiap momen waktu kita akan dapat menghitung koordinat titik, dan karenanya posisinya relatif terhadap benda acuan yang dipilih. Bentuk persamaan (1.1) untuk setiap gerak tertentu akan cukup spesifik. Garis yang dilalui suatu titik dalam ruang disebut lintasan . Tergantung pada bentuk lintasannya, semua pergerakan suatu titik dibagi menjadi bujursangkar dan lengkung. Jika lintasannya berupa garis lurus, maka pergerakan suatu titik disebut mudah, dan jika kurvanya adalah melengkung.

Apa teori relativitas Landau Lev Davidovich

Kecepatan ada batasnya

Kecepatan ada batasnya

Sebelum Perang Dunia II, pesawat terbang dengan kecepatan lebih lambat dari kecepatan suara, dan sekarang pesawat “supersonik” telah dibuat. Gelombang radio merambat dengan kecepatan cahaya. Namun bukankah mungkin kita menetapkan tugas untuk menciptakan telegrafi “superluminal” untuk mengirimkan sinyal dengan kecepatan yang bahkan lebih besar daripada kecepatan cahaya? Hal ini ternyata mustahil.

Faktanya, jika memungkinkan untuk mengirimkan sinyal dengan kecepatan tak terbatas, maka kita akan dapat dengan jelas menetapkan simultanitas dua peristiwa. Kita dapat mengatakan bahwa peristiwa-peristiwa ini terjadi secara bersamaan jika sinyal tentang peristiwa pertama yang sangat cepat datang bersamaan dengan sinyal tentang peristiwa kedua. Dengan demikian, simultanitas akan memperoleh karakter absolut, tidak bergantung pada pergerakan laboratorium yang dirujuk oleh pernyataan ini.

Namun karena kemutlakan waktu terbantahkan oleh pengalaman, kami menyimpulkan bahwa transmisi sinyal tidak dapat terjadi secara instan. Kecepatan perpindahan aksi dari satu titik dalam ruang ke titik lain tidak boleh tak terhingga, dengan kata lain tidak boleh melebihi nilai berhingga tertentu yang disebut kecepatan maksimum.

Kecepatan maksimum ini bertepatan dengan kecepatan cahaya.

Padahal, menurut prinsip relativitas gerak, di semua laboratorium yang bergerak relatif satu sama lain (lurus dan seragam) hukum alam harus sama. Pernyataan bahwa tidak ada kecepatan yang dapat melebihi batas tertentu juga merupakan hukum alam, oleh karena itu nilai batas kecepatan harus sama persis di laboratorium yang berbeda. Seperti yang kita ketahui, kecepatan cahaya berbeda-beda dalam sifat yang sama.

Jadi, kecepatan cahaya bukan sekedar kecepatan rambat suatu fenomena alam. Ini memainkan peran paling penting dalam kecepatan tertinggi.

Penemuan keberadaan dunia dengan kecepatan ekstrim merupakan salah satu kemenangan terbesar pemikiran manusia dan kemampuan eksperimental umat manusia.

Seorang fisikawan abad yang lalu tidak dapat mengetahui bahwa ada kecepatan yang membatasi di dunia, bahwa fakta keberadaannya dapat dibuktikan. Terlebih lagi, meskipun dalam eksperimennya dia menemukan adanya kecepatan yang membatasi di alam, dia tidak dapat memastikan bahwa ini adalah hukum alam, dan bukan konsekuensi dari keterbatasan kemampuan eksperimen yang dapat dihilangkan dalam proses selanjutnya. perkembangan teknologi.

Prinsip relativitas menunjukkan bahwa keberadaan kecepatan maksimum terletak pada hakikat segala sesuatu. Mengharapkan kemajuan teknologi akan memungkinkan tercapainya kecepatan melebihi kecepatan cahaya adalah sama konyolnya dengan meyakini bahwa tidak adanya titik di permukaan bumi yang dipisahkan oleh jarak lebih dari 20 ribu kilometer bukanlah hukum geografis, melainkan hukum geografis. keterbatasan pengetahuan kita, dan berharap seiring dengan berkembangnya geografi, kita dapat menemukan titik-titik di Bumi yang bahkan lebih jauh satu sama lain.

Kecepatan cahaya memainkan peran yang luar biasa di alam karena merupakan kecepatan maksimum perambatan sesuatu. Cahaya bisa mendahului fenomena lain, atau, dalam kasus ekstrem, muncul bersamaan dengannya.

Jika Matahari terbelah menjadi dua bagian dan membentuk bintang ganda, tentu saja gerak bumi akan berubah.

Seorang fisikawan abad lalu, yang tidak mengetahui adanya batas kecepatan di alam, tentu berasumsi bahwa perubahan gerak bumi akan terjadi seketika setelah terbelahnya Matahari. Sementara itu, dibutuhkan waktu delapan menit bagi cahaya untuk melakukan perjalanan dari Matahari yang pecah ke Bumi.

Namun kenyataannya, perubahan gerak Bumi juga akan dimulai hanya delapan menit setelah Matahari pecah, dan hingga saat itu Bumi akan bergerak seolah-olah Matahari belum pecah. Dan secara umum, tidak ada satu peristiwa pun yang terjadi pada Matahari atau Matahari yang akan berdampak pada Bumi maupun pergerakannya sebelum berakhirnya delapan menit tersebut.

Kecepatan propagasi sinyal yang terbatas, tentu saja, tidak menghilangkan kesempatan kita untuk menetapkan simultanitas dua peristiwa. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu memperhitungkan waktu tunda sinyal, seperti yang biasa dilakukan.

Namun, metode penetapan simultanitas ini sudah sepenuhnya sesuai dengan relativitas konsep ini. Faktanya, untuk mengurangi waktu tunda, kita harus membagi jarak antara tempat terjadinya peristiwa dengan kecepatan rambat sinyal. Di sisi lain, saat masih membahas masalah pengiriman surat dari kereta ekspres Moskow-Vladivostok, kami melihat bahwa tempat di luar angkasa juga merupakan konsep yang sangat relatif!