Klausimai.

1. Ką reiškia šie teiginiai: greitis santykinis, trajektorija santykinis, kelias santykinis?

Tai reiškia, kad šie judėjimo dydžiai (greitis, trajektorija ir kelias) skiriasi priklausomai nuo to, iš kurios atskaitos sistemos atliekamas stebėjimas.

2. Pavyzdžiais parodykite, kad greitis, trajektorija ir nuvažiuotas atstumas yra santykiniai dydžiai.

Pavyzdžiui, žmogus stovi nejudėdamas ant Žemės paviršiaus (nėra greičio, trajektorijos, kelio), tačiau šiuo metu Žemė sukasi aplink savo ašį, taigi žmogus, pavyzdžiui, centro atžvilgiu. Žemės, juda tam tikra trajektorija (ratu), juda ir turi tam tikrą greitį.

3. Trumpai suformuluokite, kas yra judėjimo reliatyvumas.

Kūno judėjimas (greitis, kelias, trajektorija) skirtingose ​​atskaitos sistemose yra skirtingas.

4. Koks pagrindinis skirtumas tarp heliocentrinės sistemos nuo geocentrinės?

Heliocentrinėje sistemoje atskaitos kūnas yra Saulė, o geocentrinėje sistemoje – Žemė.

5. Paaiškinkite dienos ir nakties kaitą Žemėje heliocentrinėje sistemoje (žr. 18 pav.).

Heliocentrinėje sistemoje dienos ir nakties ciklas paaiškinamas Žemės sukimu.

Pratimai.

1. Vanduo upėje juda 2 m/s greičiu kranto atžvilgiu. Upe plaukioja plaustas. Koks plausto greitis kranto atžvilgiu? dėl vandens upėje?

Plausto greitis kranto atžvilgiu 2 m/s, vandens atžvilgiu upėje - 0 m/s.

2. Kai kuriais atvejais skirtingose ​​atskaitos sistemose kūno greitis gali būti vienodas. Pavyzdžiui, traukinys juda tuo pačiu greičiu atskaitos sistemoje, susijusioje su stoties pastatu, ir atskaitos sistemoje, susijusioje su prie kelio augančiu medžiu. Ar tai neprieštarauja teiginiui, kad greitis yra santykinis? Paaiškinkite savo atsakymą.

Jei abu kūnai, su kuriais yra susietos šių kūnų atskaitos sistemos, lieka nejudantys vienas kito atžvilgiu, tai jie yra susieti su trečiąja atskaitos sistema – Žeme, kurios atžvilgiu atliekami matavimai.

3. Kokiomis sąlygomis judančio kūno greitis bus vienodas dviejų atskaitos sistemų atžvilgiu?

Jeigu šios atskaitos sistemos viena kitos atžvilgiu yra nejudančios.

4. Kasdienio Žemės sukimosi dėka žmogus, sėdintis ant kėdės savo namuose Maskvoje, Žemės ašies atžvilgiu juda maždaug 900 km/h greičiu. Palyginkite šį greitį su pradiniu kulkos greičiu pistoleto atžvilgiu, kuris yra 250 m/s.

5. Torpedinis kateris juda šešiasdešimtąja pietų platumos lygiagrete 90 km/h greičiu sausumos atžvilgiu. Žemės paros sukimosi greitis šioje platumoje yra 223 m/s. Koks yra valties greitis žemės ašies atžvilgiu (SI) ir kur jis nukreiptas, jei jis juda į rytus? į vakarus?

Bilietas Nr.1

1.Mechaninis judėjimas yra kūno padėties erdvėje pasikeitimas laikui bėgant kitų kūnų atžvilgiu.

Iš visų įvairių materijos judėjimo formų šis judėjimas yra paprasčiausias.

Pavyzdžiui: laikrodžio rodyklės judinimas aplink ciferblatą, žmonės vaikšto, medžių šakų siūbavimas, drugelių plazdėjimas, skrendantis lėktuvas ir pan.

Kūno padėties nustatymas bet kuriuo metu yra pagrindinė mechanikos užduotis.

Kūno judėjimas, kuriame visi taškai juda vienodai, vadinamas transliaciniu.

 Materialus taškas yra fizinis kūnas, kurio matmenys tam tikromis judėjimo sąlygomis gali būti nepaisomi, darant prielaidą, kad visa jo masė yra sutelkta viename taške.

 Trajektorija – tai tiesė, kurią aprašo materialus taškas judėdamas.

 Kelias – tai materialaus taško trajektorijos ilgis.

 Poslinkis – tai nukreipta tiesi atkarpa (vektorius), jungianti pradinę kūno padėtį su vėlesne padėtimi.

 Atskaitos sistema yra: atskaitos kūnas, susijusi koordinačių sistema, taip pat laiko skaičiavimo įtaisas.

Svarbi kailio savybė. judėjimas yra jo reliatyvumas.

Judėjimo reliatyvumas– tai kūno judėjimas ir greitis, palyginti su skirtingomis atskaitos sistemomis (pavyzdžiui, žmogus ir traukinys). Kūno greitis fiksuotos koordinačių sistemos atžvilgiu yra lygus kūno greičio judančios sistemos atžvilgiu ir judančios koordinačių sistemos greičio fiksuotosios sistemos atžvilgiu geometrinei sumai. (V 1 – žmogaus traukinyje greitis, V 0 – traukinio greitis, tada V = V 1 + V 0).

Klasikinis greičių pridėjimo dėsnis formuluojamas taip: materialaus taško judėjimo greitis atskaitos sistemos atžvilgiu, imamas kaip stacionarus, yra lygus taško judėjimo judančioje sistemoje greičių vektorinei sumai ir taško judėjimo greičio sumai. judančią sistemą stacionariosios atžvilgiu.

Mechaninio judėjimo charakteristikos yra tarpusavyje susijusios pagrindinėmis kinematinės lygtimis.

s =v 0 t + adresu 2 / 2;

v = v 0 + adresu .

Tarkime, kad kūnas juda be pagreičio (lėktuvas maršrute), jo greitis nekinta ilgą laiką, A= 0, tada kinematinės lygtys atrodys taip: v = konst, s =vt .

Judėjimas, kurio metu kūno greitis nekinta, t. y. kūnas juda tiek pat per bet kurį vienodą laiko tarpą, vadinamas vienodas linijinis judėjimas.

Paleidimo metu raketos greitis sparčiai didėja, t.y. pagreitis A> Oi, a == konst.

Šiuo atveju kinematinės lygtys atrodo taip: v = V 0 + adresu , s = V 0 t + adresu 2 / 2.

Esant tokiam judėjimui, greitis ir pagreitis turi tas pačias kryptis, o greitis kinta vienodai per bet kokius vienodus laiko intervalus. Šis judėjimo tipas vadinamas tolygiai pagreitintas.

Stabdant automobilį greitis mažėja vienodai per bet kokius vienodus laiko tarpus, pagreitis mažesnis už nulį; kadangi greitis mažėja, lygtys įgauna formą : v = v 0 + adresu , s = v 0 t - adresu 2 / 2 . Šis judesio tipas vadinamas vienodai lėtu.

2.Kiekvienas gali nesunkiai suskirstyti kūnus į kietus ir skystus. Tačiau šis skirstymas bus pagrįstas tik išoriniais ženklais. Norėdami sužinoti, kokias savybes turi kietos medžiagos, mes jas kaitinsime. Kai kurie kūnai pradės degti (mediena, anglis) - tai organinės medžiagos. Kiti suminkštės (dervos) net žemoje temperatūroje – tai amorfiniai. Dar kiti kaitinant pakeis savo būseną, kaip parodyta grafike (12 pav.). Tai kristaliniai kūnai. Toks kristalinių kūnų elgesys kaitinant paaiškinamas jų vidine struktūra. Kristaliniai kūnai– tai kūnai, kurių atomai ir molekulės išsidėstę tam tikra tvarka, ir ši tvarka išsaugoma gana dideliu atstumu. Erdvinis periodinis atomų arba jonų išsidėstymas kristale vadinamas kristalinė gardelė. Kristalinės gardelės taškai, kuriuose yra atomai arba jonai, vadinami mazgai kristalinė gardelė. Kristaliniai kūnai yra pavieniai kristalai arba polikristalai. Monokristalas visame tūryje turi vieną kristalinę gardelę. Anizotropija pavieniai kristalai slypi jų fizinių savybių priklausomybėje nuo krypties. Polikristalas Tai mažų, skirtingai orientuotų pavienių kristalų (grūdelių) derinys, neturintis savybių anizotropijos.

Dauguma kietųjų medžiagų turi polikristalinę struktūrą (mineralai, lydiniai, keramika).

Pagrindinės kristalinių kūnų savybės yra: lydymosi temperatūros tikrumas, elastingumas, stiprumas, savybių priklausomybė nuo atomų išsidėstymo eiliškumo, t.y., nuo kristalinės gardelės tipo.

Amorfinis yra medžiagos, kurių atomų ir molekulių išdėstymas visame šios medžiagos tūryje neturi tvarkos. Skirtingai nuo kristalinių medžiagų, amorfinės medžiagos izotropinis. Tai reiškia, kad savybės visomis kryptimis yra vienodos. Perėjimas iš amorfinės būsenos į skystį vyksta palaipsniui, nėra specifinės lydymosi temperatūros. Amorfiniai kūnai neturi elastingumo, yra plastiški. Įvairios medžiagos yra amorfinės būsenos: stiklas, dervos, plastikai ir kt.

Elastingumas- kūnų savybė atkurti savo formą ir tūrį pasibaigus išorinėms jėgoms ar kitoms kūnų deformaciją sukėlusioms priežastims. Tampriosioms deformacijoms galioja Huko dėsnis, pagal kurį tampriosios deformacijos yra tiesiogiai proporcingos jas sukeliantiems išoriniams poveikiams, kur yra mechaninis įtempis,

 - santykinis pailgėjimas, E - Youngo modulis (tamprumo modulis). Elastingumas atsiranda dėl dalelių, sudarančių medžiagą, sąveikos ir terminio judėjimo.

Plastikiniai- kietųjų kūnų savybė, veikiant išorinėms jėgoms, keisti savo formą ir dydį nesugriuvus ir išlaikyti liekamas deformacijas pasibaigus šių jėgų veikimui.

Bilietas Nr. 2

Bilietas Nr.3

Taško padėtį erdvėje galima nustatyti ir spindulio vektoriumi, nubrėžtu nuo tam tikros pradžios iki tam tikro taško (2 pav.). Šiuo atveju, norėdami apibūdinti judėjimą, kurį turite nustatyti:

a) spindulio vektoriaus kilmė r;

b) laiko t pradžia;

c) taško judėjimo dėsnis r(t).

Kadangi nurodant vieną vektorinį dydį r yra lygiavertis jo trijų projekcijų x, y, z nurodymui koordinačių ašyse, nesunku pereiti nuo vektorinio metodo prie koordinatės. Jei įvesime vienetų vektorius i, j, k (i= j = k= 1), nukreiptas atitinkamai išilgai x, y ir z ašių (2 pav.), tada akivaizdu, kad judėjimo dėsnį galima pavaizduoti forma *)

r(t) = x (t) i+y(t) j+z(t) k. (1)

Vektorinės įrašymo formos pranašumas prieš koordinačių formą yra kompaktiškumas (vietoj trijų dydžių operuojama su vienu) ir dažnai didesnis aiškumas.

x(t) = AM = 2Rcos = 2Rcost,

kur R yra puslankio spindulys. Gautas judėjimo dėsnis vadinamas harmoniniu svyravimu (šis svyravimas akivaizdžiai tęsis tik tol, kol žiedas pasieks tašką A).

Antrąją problemos dalį išspręsime natūraliu metodu. Pasirinkime teigiamą atstumo skaičiavimo išilgai trajektorijos (puslankiu AC) kryptį prieš laikrodžio rodyklę (3 pav.), o nulį sutampant su tašku C. Tada lanko ilgis SM kaip laiko funkcija duos judėjimo dėsnį taškas M

S(t) = R2 = 2Rt,

tie. žiedas tolygiai judės aplink R spindulio apskritimą, kurio kampinis greitis yra 2. Kaip matyti iš ekspertizės,

laiko skaičiavimo nulis abiem atvejais atitiko momentą, kai žiedas buvo taške C.

Bilietas Nr.4

Koordinatės metodas. Taško padėtį nustatysime naudodami koordinates ( 1.7 pav). Jei taškas juda, jo koordinatės laikui bėgant keičiasi. Kadangi taško koordinatės priklauso nuo laiko, galime sakyti, kad tai yra funkcijos laiko.

Matematiškai tai dažniausiai rašoma forma

Lygtys (1.1) vadinamos kinematinės taško judėjimo lygtys, parašyta koordinačių forma. Jei jie žinomi, tada kiekvienam laiko momentui galėsime apskaičiuoti taško koordinates, taigi ir jo padėtį pasirinkto atskaitos kūno atžvilgiu. Kiekvieno konkretaus judesio lygčių (1.1) forma bus gana specifinė. Tiesė, kuria taškas juda erdvėje, vadinama trajektorija . Priklausomai nuo trajektorijos formos, visi taško judesiai skirstomi į tiesinius ir kreivinius. Jei trajektorija yra tiesi, taško judėjimas vadinamas tiesmukai, o jei kreivė yra kreivinis.

Kas yra Landau reliatyvumo teorija Levas Davidovičius

Greitis turi ribą

Greitis turi ribą

Prieš Antrąjį pasaulinį karą lėktuvai skrisdavo lėčiau nei garso greitis, o dabar yra gaminami „viršgarsiniai“ lėktuvai. Radijo bangos sklinda šviesos greičiu. Bet ar negalime išsikelti sau uždavinio sukurti „superluminal“ telegrafiją, kad signalai būtų perduodami net didesniu nei šviesos greitis? Pasirodo, tai neįmanoma.

Tiesą sakant, jei būtų įmanoma perduoti signalus begaliniu greičiu, tada galėtume vienareikšmiškai nustatyti dviejų įvykių vienalaikiškumą. Sakytume, kad šie įvykiai įvyko vienu metu, jei be galo greitas signalas apie pirmąjį įvykį atkeliautų kartu su signalu apie antrąjį įvykį. Taigi vienalaikiškumas įgautų absoliutų pobūdį, nepriklausantį nuo laboratorijos, apie kurią kalba šis teiginys, judėjimo.

Tačiau kadangi laiko absoliutumą paneigia patirtis, darome išvadą, kad signalų perdavimas negali būti momentinis. Veiksmo perdavimo iš vieno erdvės taško į kitą greitis negali būti begalinis, kitaip tariant, negali viršyti tam tikros baigtinės reikšmės, vadinamos didžiausiu greičiu.

Šis didžiausias greitis sutampa su šviesos greičiu.

Tiesą sakant, pagal judėjimo reliatyvumo principą visose laboratorijose, judančiose viena kitos atžvilgiu (tiesiai ir tolygiai), gamtos dėsniai turi būti vienodi. Teiginys, kad joks greitis negali viršyti nurodytos ribos, taip pat yra gamtos dėsnis, todėl skirtingose ​​laboratorijose ribinio greičio reikšmė turi būti lygiai tokia pati. Kaip žinome, šviesos greitis skiriasi tomis pačiomis savybėmis.

Taigi šviesos greitis nėra tik kokio nors gamtos reiškinio sklidimo greitis. Tai atlieka svarbiausią didžiausio greičio vaidmenį.

Ypatingo greičio pasaulio egzistavimo atradimas yra vienas didžiausių žmogaus mąstymo ir eksperimentinių žmonijos galimybių triumfų.

Praėjusio amžiaus fizikas negalėjo suprasti, kad pasaulyje yra ribojantis greitis, kad jo egzistavimo faktas gali būti įrodytas. Be to, net jei savo eksperimentuose jis užkliuvo už ribojančio greičio buvimą gamtoje, jis negalėjo būti tikras, kad tai yra gamtos dėsnis, o ne ribotų eksperimentinių galimybių, kurios gali būti pašalintos tolesnio tyrimo procese, pasekmė. technologijų plėtra.

Reliatyvumo principas rodo, kad didžiausio greičio egzistavimas slypi pačioje dalykų prigimtyje. Tikėtis, kad technologijų pažanga leis pasiekti greitį, viršijantį šviesos greitį, yra taip pat juokinga, kaip tikėti, kad taškų, atskirtų didesniu nei 20 tūkstančių kilometrų atstumu, nebuvimas žemės paviršiuje yra ne geografinis dėsnis, o Mūsų žinių apribojimai ir tikėdamiesi, kad pagal geografijos raidą bus galima rasti taškų Žemėje, kurie yra dar labiau nutolę vienas nuo kito.

Šviesos greitis vaidina tokį išskirtinį vaidmenį gamtoje, nes tai yra didžiausias bet ko sklidimo greitis. Šviesa yra prieš bet kokį kitą reiškinį arba, kraštutiniais atvejais, ateina kartu su ja.

Jei Saulė suskiltų į dvi dalis ir sudarytų dvigubą žvaigždę, tada, žinoma, Žemės judėjimas pasikeistų.

Praėjusio amžiaus fizikas, nežinojęs apie ribojančio greičio egzistavimą gamtoje, tikrai būtų manęs, kad Žemės judėjimo pokytis būtų įvykęs akimirksniu po Saulės skilimo. Tuo tarpu šviesa nukeliautų nuo sudužusios Saulės į Žemę aštuonias minutes.

Tačiau realybėje Žemės judėjimo pokytis taip pat prasidės praėjus tik aštuonioms minutėms po to, kai Saulė atitrūks, ir iki to momento Žemė judės taip, lyg Saulė nebūtų subyrėjusi. Ir apskritai, nė vienas įvykis, įvykęs su Saule ar Saule, neturės jokios įtakos nei Žemei, nei jos judėjimui nepasibaigus šioms aštuonioms minutėms.

Be abejo, ribotas signalo sklidimo greitis neatima iš mūsų galimybės nustatyti dviejų įvykių vienalaikiškumą. Norėdami tai padaryti, tiesiog reikia atsižvelgti į signalo delsos laiką, kaip paprastai daroma.

Tačiau šis vienalaikiškumo nustatymo būdas jau visiškai suderinamas su šios sąvokos reliatyvumu. Tiesą sakant, norėdami atimti delsos laiką, atstumą tarp vietų, kuriose įvyko įvykiai, turėsime padalyti iš signalo sklidimo greičio. Kita vertus, vis dar diskutuodami apie laiškų siuntimą iš Maskvos-Vladivostoko ekspreso, pamatėme, kad pati vieta erdvėje taip pat yra labai reliatyvi sąvoka!