Билет № 1

1. Относительность механического движения, система отсчета, инерциальные системы отсчета. Принцип относительности в классической механике и теории относительности.

Классическая (Ньютоновская ) механика изучает механическое движение макроскопических тел, скорость которых много меньше скорости света ( v<c).

Релятивистская механика или специальная теория относительности изучает механическое движение макроскопических тел скорость которых сравнима со скоростью света. Квантовая механика изучает механическое движение микроскопических тел (атомов и элементарных частиц).

Материальная точка – тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Например, при определении скорости автомобиля его размеры не учитываются, т. е. автомобиль – материальная точка. Положение тела в пространстве может быть определено только по отношению к другим телам. Тело, относительно которого рассматривается движение других тел, называется телом отсчета. С телом отсчета связывают систему координат. Простейшая система координат – прямоугольная или декартова система координат ( x,y,z). Координаты тела позволяют установить его положение в пространстве.

Движение происходит не только в пространстве, но и во времени.

Совокупность тела отсчета, связанной с телом отсчета системы координат и синхронизированных между собой часов образуют систему отсчета.

Тело движется неодинаково относительно разных тел (покой – частный случай движения), т.е. любое движение относительно. Например: Человек в вагоне поезда может находиться в покое относительно вагона, но он движется относительно станции.

Линия, по которой движется тело, называется траекторией. По траектории движение бывает прямолинейным и криволинейным (частный случай криволинейного движения – движение по окружности).

Для описания механического движения механического движения необходимо выбрать систему отсчета. Система отсчета, в которой все законы механики имеют наиболее простой вид, называется инерциальной.

Принцип относительности: Все механические явления в различных инерциальных системах отсчета происходят одинаково, т.е. никакими механическими опытами, проводимыми «внутри» данной системы невозможно установить, покоится ли данная система или движется прямолинейно и равномерно.

Принцип относительности в релятивистской механике является распространением классического принципа относительности на любые физические явления: В любой инерциальной системе отсчета любые физические явления при их тождественной постановке происходят одинаково; все законы природы и уравнения их описывающие инвариантны при переходе из одной инерциальной системы отсчета к другой.

2. Электрический заряд. Закон сохранения заряда, Закон Кулона

Электрический заряд –физическая величина, определяющая меру (интенсивность) электромагнитного взаимодействия. Существует два вида электрических зарядов, условно названные положительными и отрицательными. Заряд любого тела кратен элементарному заряду. Элементарный заряд – минимальный заряд, он не делится на части. Носителями элементарных электрических зарядов являются элементарные частицы. Носителем отрицательного заряда является электрон, носителем положительного заряда – протон. Элементарный заряд принято обозначать e, заряд тела обозначают Q или q, Q=N·e, заряд электрона e = -1,6·10^-19 Кл (Кулон)

Закон сохранения заряда сформулировал в 1747г. Франклин: Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется, электрические заряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другому или перераспределяются внутри данного тела, q₁+q₂+q₃+…=const. Закон Кулона определяет силу взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме. Его называют основным законом электростатики. Закон экспериментально вывел в 1785г. французский ученый Шарль Огюстен Кулон.

Сила электрического взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами (телами) в вакууме прямопропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. ; или k – зависит от выбора системы единиц. В международной системе измерений (СИ) k = где - электрическая постоянная вакуума ( =8,85·10^-12 Ф/м, k=9·10⁹ ). Значение электрической постоянной было вычислено по результатам опыта. Если взаимодействие зарядов происходит не в вакууме, а в какой либо другой среде, то закон Кулона примет вид , где - величина, зависящая от природы вещества (диэлектрическая проницаемость вещества).

3.Лабораторная работа. Определить ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление.

Оборудование: источник постоянного тока, реостат, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

Собрать последовательную цепь из источника, амперметра и реостата, параллельно источнику включить вольтметр.

Замкнуть цепь и измерить силу тока и напряжение, изменить сопротивление реостата и ёще раз измерить силу тока и напряжение. Вычислить внутреннее сопротивление источника по формуле , По формуле вычислить ЭДС источника тока.