20

Содержание

Задание № 1 3

Вопрос 1 3

Вопрос 2 5

Вопрос 3 6

Вопрос 4 8

Вопрос 5 10

Вопрос 6 12

Вопрос 7 15

Вопрос 8 16

Вопрос 9 17

Вопрос 10 18

Литература 20

Задание № 1

1.10. Чем отличаются принципы относительности Галилея и Эйнштейна? Можно ли считать, что теория относительности опровергла механику Галилея - Ньютона? В чем состоит содержание принципа соответствия? Почему невозможны сверхсветовые скорости движения материальных объектов? Рассчитайте, на какое расстояние сместится неподвижная лодка (длиной 5 м и массой 280 кг), если человек (массой 70 кг) перейдет с ее носа на корму? Сопротивлением воды пренебречь.

При́нцип относи́тельности — фундаментальный физический принцип, согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения. Отсюда следует, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.

Различают принцип относительности Эйнштейна (который приведён выше) и принцип относительности Галилея, который утверждает то же самое, но не для всех законов природы, а только для законов классической механики, подразумевая применимость преобразований Галилея, оставляя открытым вопрос о применимости принципа относительности к оптике и электродинамике.

Принцип   относительности  Галилея - принцип физического равноправия инерциальных систем отсчёта в классической механике, проявляющегося в том, что законы механики во всех таких системах одинаковы. Отсюда следует, что никакими механическими опытами, проводящимися в какой-либо инерциальной системе, нельзя определить, покоится ли данная система или движется равномерно и прямолинейно. Это положение было впервые установлено Г. Галилеем в 1636. Одинаковость законов механики для инерциальных систем Галилей иллюстрировал на примере явлений, происходящих под палубой корабля, покоящегося или движущегося равномерно и прямолинейно (относительно Земли, которую можно с достаточной степенью точности считать инерциальной системой отсчёта): «Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно... Бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей».

Этот принцип справедлив лишь в классической механике, в которой рассматриваются движения со скоростями, много меньшими скорости света. При скоростях, близких к скорости света, движение тел подчиняется законам релятивистской механики Эйнштейна,которые инвариантны по отношению к другим преобразованиям координат и времени —Лоренца преобразованиям (при малых скоростях они переходят в преобразования  Галилея ).

Принцип относительности Эйнштейна от принципа относительности Галилея всеобщность распространения.

Теория относительности не опровергла механику Галилея – Ньютона, а просто расширила механику, т.к. механика Галилея – Ньютона работает при малых скоростях, а теория Эйнштейна — при около световых.

Принцип соответствия - посту­лат квантовой механики, требующий совпадения ее физических следствий в предель­ном случае больших квантовых чисел с результатами классической теории. В нем проявляется тот факт, что квантовые эффекты существенны лишь, при рас­смотрении микрообъектов, когда ве­личины размерности действия срав­нимы с постоянной Планка ђ. Если же квантовые числа, характеризующие со­стояние физической системы велики, то величи­ной ђ можно пренебречь и система с высокой точностью подчиняется классическим законам. С формальной точки зрения принцип соответствия означает, что в пределе ђ→0 квантовомеханическое описание физических объектов должно быть эквивалентно классическому.

Часто под принципом соответствия понимают следую­щее более общее положение. Любая новая теория, претендующая на более глубокое описание физической реальности и на более широкую область приме­нимости, чем старая, должна включать последнюю как предельный случай. Так, релятивистская механика в пределе малых скоростей v (v‹‹c) переходит в ньюто­новскую. Формально переход осуще­ствляется при с→ ∞.

Когда основные положения теории уже сформулированы, принцип соответствия представляет в основном иллюстративный интерес, подчёркивая преемственность теоретических по­строений.

Задача

Для решения задачи используем закон сохранения импульса.

Скорость движения человека — V_ч, скорость движения лодки — V_л, t — время движения (одинаково у обоих) l — длина лодки, l₁– длина пути лодки, m_ч— масса человека, m_л— масса лодки.

Скорость равна пройденному пути деленному на время пути, тогда закон сохранения импульса примет такой вид:

m_л· l/t = — m_ч· l₁/t.

Выразим из него l₁:

l₁= — m_ч·l/m_л= 70·5/280 = 1,25 м.

Лодка сдвинется на 1,25 м в противоположную сторону движения человека.

2.10. Как изменяются кинетическая, полная и потенциальная энергии планеты при ее движении вокруг Солнца? В какое время года линейная скорость движения Земли по орбите наибольшая и почему? С каким законом это связано? На Белоярской атомной электростанции (вблизи Екатеринбурга) Первый блок имел мощность 100 000 кВт. Какая масса ядерного горючего расходовалась в сутки?

Полная энергия системы является неизменной, полная энергия механической системы состоим из суммы потенциальной – (m·M)\R и кинетической - (m·V²)\2 энергий.

Чем ближе планета к Солн­цу, тем, больше ее линейная и угловая скорости и короче период обращения вокруг Солнца. Заслуга открытия законов движения планет принадлежит вы­дающемуся немецкому ученому Иоганну Кеплеру. В начале XVII в. Кеплер установил три закона движения планет. Они названы законами Кеплера. Первый закон Кеплера: каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Ближайшая к Солнцу точка орбиты А называется перигелием, а самая далекая от него точка D называется афелием. Второй закон Кеплера (закон площадей): радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. Следовательно, линейная скорость движения планеты неодинакова в разных точках ее орбиты. Скорость планеты при дви­жении ее по орбите тем больше, чем ближе она к Солнцу. В перигелии скорость планеты, наибольшая, в афелии наименьшая. Таким образом, второй закон Кеплера количественно определяет изменение скорости дви­жения планеты по эллипсу.

Потенциальная энергия планеты в перигелии минимальна, а кинетическая – максимальна, в афелии – наоборот.

Задача

Р = 100000 кВт = 10⁸ Вт.

с = 3·10⁸ м/с.

Мощность определяется по формуле: Р = Е/t, где Е — энергия (работа), t – время в течение которого она выделяется.