РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ
Нажмите на баннер и автоматически будете на моей странице "Вконтакте"

 

 Телефон мобильный;

 8(965)049-25-97(Билайн)

 Электронная почта;

 89650492597@mail.ru

 

 


Пример оформления;

     

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ

Проделав какой-нибудь эксперимент и повторив его при точно таких же условиях в другом месте и в другое время, мы получим тот же самый результат. Этот очевидный факт воспроизводимость лабораторных опытов — находит свое выражение в независимости физических законов от таких обстоятельств, как положение в пространстве задачи по физике и выбор момента времени. Независимость явлений в замкнутой системе от места и момента времени является следствием однородности пространства и времени. Опыт показывает, что, наряду с такой независимостью, существует определенная независимость физических явлений от состояния движения, которая заключается в равноправии всех инерциальных систем отсчета. Равномерное и прямолинейное движение замкнутой системы как целого не влияет на ход процессов, происходящих внутри системы. Утверждение об эквивалентности всех инерциальных систем отсчета составляет содержание принципа относительности. Этот принцип, впервые высказанный Галилеем для механических явлений, подтверждается всей совокупностью наших знаний о природе. Многие физические законы формулируются при помощи уравнений. Вид этих уравнений не зависит от начального состояния системы. Таковы, в частности, уравнения механики, которые математически выражают второй закон Ньютона. Согласно принципу относительности математическая форма таких законов должна быть одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Другими словами, уравнения движения должны быть инвариантны относительно перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой. Рассмотрим описание некоторого явления в двух инерциальных системах отсчета Система движется относительно К с постоянной скоростью v. Условимся направление одноименных осей в выбирать одинаковым, а оси направим вдоль вектора . Пусть начало отсчета времени выбрано в тот момент, когда точки совпадали. Положение некоторой материальной точки определяется координатами и временем в системе К и координатами и временем ; в другой системе К'. Совокупность трех пространственных координат и времени будем называть событием. Таким образом, событие, происходящее с некоторой материальной частицей, определяется местом, где оно произошло, и временем, когда оно произошло. Как связаны между собой координаты и время некоторого события, если его рассматривать в системах В нерелятивистской физике принималось как очевидный факт существование единого мирового времени одинакового во всех системах отсчета: . В действительности возможность измерять время во всех системах отсчета по одним и тем же часам связана с предположением о существовании сигналов, распространяющихся с бесконечно большой скоростью. Таким образом, согласно классическим представлениям, если два события происходят одновременно в некоторой системе отсчета, то они являются одновременными и в любой другой системе. Точно так же промежуток времени между двумя событиями, в силу абсолютного характера времени, должен быть одинаковым во всех системах отсчета. Предполагалось также, а вернее, считалось очевидным, что длина твердого стержня или вообще расстояние между двумя точками, измеренное в некоторый момент времени, одинаково во всех системах отсчета. Из этих предположений однозначно вытекает общий вид преобразования, связывающего координаты и время некоторого события в системе К с координатами и временем этого же события в системе . В самом деле, сравнивая координаты одной и той же частицы в системах отсчета , немедленно получаем эти формулы носят название преобразований Галилея.

Решение задач по физике

Из преобразований Галилея можно сразу получить классический закон преобразования скорости частицы при переходе от одной системы отсчета к другой. Пусть скорость некоторой частицы в скорость той же частицы . Поскольку, из преобразований Галилея получаем таким образом, преобразование скорости частицы при переходе от сводится просто к векторному сложению относительной и переносной скоростей, к сложению векторов и и к Уравнение движения классической механики не меняет своего вида при переходе от одной инерциальной системы к другой, оно инвариантно относительно преобразований Галилея. Другими словами, преобразования Галилея удовлетворяют принципу относительности в отношении законов механики. А как обстоит дело в электродинамике? Что говорит опыт о распространении принципа относительности на электромагнитные явления? Протекают ли электромагнитные и оптические процессы взаимодействие зарядов и токов, распространение света —одинаково во всех инерциальных системах отсчета или равномерное прямолинейное движение лаборатории, не оказывая влияния на механические явления, сказывается на электромагнитных явлениях? Вся совокупность экспериментальных данных говорит о том, что принцип относительности распространяется на все явления: как механические так и электромагнитные и оптические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Исторически наиболее важные опыты, подтверждающие универсальный характер принципа относительности, это электродинамический опыт Троутона и Нобля с заряженным конденсатором, подвешенным на упругой нити, и оптический опыт Майкельсона и Морли с интерферометром специальной конструкции. В этих опытах, поставленных специально для обнаружения влияния движения связанной с Землей лаборатории на взаимодействие зарядов и распространение света, был получен отрицательный результат: никакого влияния обнаружено не было. Однако уравнения электродинамики при переходе от одной инерциальной системы к другой, в отличие от уравнений динамики Ньютона, простые соображения показывают, что преобразования Галилея не удовлетворяют принципу относительности в отношении законов электродинамики и оптики. В самом деле, согласно уравнениям Максвелла скорость распространения электромагнитных волн, в частности света, в вакууме одинакова по всем направлениям и равна . Но с другой стороны, в соответствии с классическим законом преобразования скорости, вытекающим из преобразований Галилея, скорость света может быть по всем направлениям равна с только в одной инерциальной системе отсчета. Например, если скорость света равна с в системе, то в свет должен распространяться в положительном направлении оси со скоростью а в отрицательном со скоростью. Отсюда можно сделать вывод, что уравнения электродинамики не инвариантны относительно преобразований Галилея.Задачи по физике с решениями.Таким образом, между электродинамикой и классической механикой имеют место определенные противоречия. Опытные данные свидетельствуют о котором, что принцип относительности распространяется на все явления, как механические, так и электродинамические и оптические. В то же время преобразования Галилея удовлетворяют принципу относительности в отношении законов механики и не удовлетворяют в отношении законов электродинамики и оптики. На рубеже XIX и XX веков физика переживала глубокий кризис, единственно правильный выход из которого был найден в 1905 г. Эйнштейном ценой отказа от классических представлений о пространстве и времени и от основанных на них преобразований Галилея. Физика отказ от преобразований Галилея и введение вместо них новых преобразований (преобразований Лоренца), оставляющих инвариантными при переходе от одной системы отсчета к другой уравнения электродинамики, а не уравнения механики, требует пересмотра и уточнения законов классической механики. Решающим шагом на этом пути оказался критический подход к используемому в классической задаче по физике понятию абсолютного времени. Классические представления, почерпнутые из повседневного опыта и кажущиеся наглядными и очевидными, в действительности оказались несостоятельными. Многие понятия и величины, которые в нерелятивистской физике считались абсолютными, т. е. не зависящими от системы отсчета, теория относительности перевела в ранг относительных. Например, считавшееся абсолютным понятие одновременности двух событий в действительности является относительным: два удаленных события, происходящие одновременно в некоторой системе отсчета, не являются одновременными в другой системе, движущейся относительно первой. Промежуток времени между событиями, расстояние между точками в пространстве — эти величины также являются относительными. Все физические явления происходят в пространстве и во времени, поэтому неудивительно, что внесенное теорией относительности уточнение некоторых основных понятий, в особенности воззрений на пространственные и временные измерения, затронуло в конечном счете всю физику. Теория относительности основана на двух принципах, или постулатах принцип относительности принцип существования предельной скорости распространения взаимодействий. Эти принципы содержат настолько сильные и общие утверждения, что едва ли возможно говорить о каких-либо «решающих» опытах, доказывающих их справедливость. Убеждение в справедливости этих принципов зиждется на бесчисленных опытных проверках следствий теории относительности, которая основана на этих принципах. Сюда относится вся совокупность экспериментальных данных, полученных при изучении движения быстрых частиц в приборах и ускорителях, атомных и ядерных процессов. Принцип относительности, как уже отмечалось, есть утверждение об эквивалентности всех инерциальных систем отсчета. Равноправие задачи с решениями всех инерциальных систем отсчета распространяется на все явления, на всю физику. Распространение принципа относительности на электромагнитные и оптические явления приводит к выводу о том, что скорость света (электромагнитных волн) в пустоте во всех инерциальных системах отсчета одинакова. Отсюда сразу видна необходимость пересмотра классических представлений о пространстве и времени, так как основанный на них классический закон преобразования скорости находится в противоречии с неизменностью скорости света. Второй постулат утверждает, что любые взаимодействия между телами распространяются в пустоте с универсальной конечной скоростью, не зависящей от движения и равной скорости света в вакууме. Эта скорость определяет тот промежуток времени, после которого до тела может дойти первый сигнал, дающий знать об изменении, происшедшем с другим телом. Значение этого второго постулата связано с тем, что в определении понятий, относящихся к пространству и времени, фундаментальную роль играет передача сигналов с предельной скоростью. Передача сигналов в принципе возможна не только при помощи электромагнитных волн (света), но и при помощи волн другой природы. Мыслимо, хотя практически и пока неосуществимо, использование гравитационных волн. Не исключено открытие каких-либо новых полей, способных передавать сигналы. Можно, наконец, представить себе передачу сигналов при помощи предельно быстрых частиц. Однако принцип существования универсальной предельной скорости распространения взаимодействий утверждает существование общего предела для скорости передачи каких-либо действий и сигналов и придает скорости света в вакууме универсальное значение, не связанное с физической природой взаимодействия, а отражающее некоторое объективное свойство пространства и времени.

задачи физика

Очевидно, что второй постулат утверждает в то же время, что невозможно движение тел со скоростью, превышающей предельную универсальную скорость с. Отметим, что второй постулат находится в противоречии с принятым в классической механике способом описания взаимодействия материальных частиц, включающим в себя предположение о мгновенности распространения взаимодействий. В самом деле,, силы, действующие на каждую из частиц со стороны остальных, считаются в классической механике зависящими от положения частиц в этот же момент времени. Изменение положения какой-либо из частиц мгновенно отражается на остальных. Поэтому второй постулат неизбежно требует уточнения законов механики. Механика теории относительности в предельном случае, когда скорости движущихся тел малы по сравнению со скоростью света с, Решение физики переходит в классическую механику, основанную на мгновенности распространения взаимодействий. Только большой величиной скорости распространения взаимодействий объясняется тот факт, что для макроскопических тел в большинстве случаев достаточно точной оказывается классическая механика. В большинстве случаев скорости, с которыми приходится иметь дело, очень малы по сравнению с с. Поэтому в то время, когда была создана теория относительности, ее экспериментальное подтверждение можно было найти лишь в исключительно тонких оптических и электродинамических опытах. В настоящее время в больших ускорителях заряженные частицы нередко разгоняются до скоростей, составляющих 99% и более от скорости света. Для расчета траекторий столь быстрых частиц пользоваться механикой Ньютона уже нельзя. В этом смысле можно сказать, что теория относительности в наши дни стала инженерной наукой.