Экзаменационные вопросы по курсу Физика.

1. Системы отсчета. Инерциальные системы отсчета.

В механике движением называется изменение тел в пространстве с течением времени. Положение тел относительно, т.е. положение тел рассматривается относительно других тел. Тело или система тел, относительно которых определяется положение других тел, называется пространственная система отсчета. Совокупность тел отсчета и показания времени называется пространственно-временной системой отсчета. Положение тела в системе отсчета описывается с помощью координат. И с помощью радиуса - вектора. Радиус вектора является суммой трех векторов: r‾= x*i‾ + y*j‾ + z*k‾, где x,y,z- проекция на оси. Единичные векторы показывают, куда направлены оси (i‾, j‾, k‾).

Если на тело не действуют другие тела, то движение этого тела в системе отсчета прямолинейное и равномерное (υ= const), в таком случае говорят, что тело движется по инерции, а такую систему отсчета называют инерциальной. Если движение тела неравномерно и не прямолинейно, но при этом другие тела на тело не действуют, то такая система отсчета называется неинерциальной.

2. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея.

ИСО (инерциальная система отсчета). Рассмотрим две ИСО, которые двигаются относительно друг друга с υ= const, выведем формулы преобразования координат тела при переходе из одной ИСО в другую ИСО. Сила, действующая на тело в системе k, совпадет с силой в системе k’. Все уравнения в динамике будут равными, а в кинематике разными.

3. Постулаты Эйнштейна.

υ →ϲ

Теория относительности основывается на двух постулатах:

1. Все физические явления протекают одинаково во всех ИСО, т.е. протекают одинаково при переходе из одной ИСО в другую.

2. Скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО.

Следствия из постулатов:

1. Равенство поперечных размеров движущихся тел в разных ИСО.

2. Замедление хода движения часов в разных ИСО.

3. Сокращение продольных размеров тела в разных ИСО.

T=Tₒ*ᵧ, где ᵧ - лоренц фактор. Для нахождения лоренца фактора мы используем формулу ᵧ= 1/√1- (Vₒ/c)^2. (Vₒ/c)^2= ᵦ, где ᵦ- безразмерная величина. l= lₒ/ ᵧ - сокращение продольного размера тела.

4. Преобразования Лоренца (прямые и обратные).

Лоренц добавил преобразования Галилея в случае, когда скорость соизмерима со скоростью света.

l= lₒ/ ᵧ= lₒ/1/√1- (Vₒ/c) ^2= lₒ*√1- (Vₒ/c) ^2, где lₒ=x’. Тогда l= x-Vt и x-Vt= x’*√1- (Vₒ/c)^2. x’= (x-Vt)/(√1- (Vₒ/c)^2)

Если в преобразовании Лоренца υ →ϲ, то сразу преобразование Лоренца переходит в преобразование Галилея.

x’= (x-Vt)* ᵧ - прямое преобразование Лоренца.

x= (x’+Vt’)* ᵧ - обратное преобразование Лоренца.

Согласно первому следствию Эйнштейна: y’=y, t’=t.

Если из x’= (x-Vt)* ᵧ и x = (x’+Vt’)* ᵧ выразить t и t’, тогда t’= (t-x*V/c^2)/(√1- (Vₒ/c) ^2)= (t-x*v/c^2)* ᵧ - прямые преобразования Лоренца. t=(t-x*V/c^2)* ᵧ - обратные преобразования Лоренца.

При маленьких скоростях преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея.