ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ
Наймогутніша - его час.
Воно поглинає все, що потрапляє в нього.
Г. Гегель
план семінару
- 1. Простір і час - форми існування матерії.
- 2. Принципи відносності в класичній механіці.
- 3. Поняття простору і часу в спеціальній теорії відносності.
- 4. Основні положення загальної теорії відносності.
Методичні поради та вправи Основні поняття
Час - загальна об'єктивна форма існування матерії, що рухається, що є необхідною умовою виникнення і зміни конкретних матеріальних систем і виражає структурність, темп і тривалість матеріальні процесів і об'єктивну послідовність подій.
Інерціальна система - будь-яка система відліку, що рухається прямолінійно і рівномірно щодо первісної або спочиває і в якій виконуються закони класичної механіки.
Простір - загальна об'єктивна форма існування матерії, що є необхідною умовою виникнення і руху конкретних матеріальних систем, виражає взаємне розташування матеріальних систем, їх протяжність форму і структуру.
Принцип відносності виражає характер протікання подій, процесів природи в різних системах відліку.
Перетворення Галілея - співвідношення просторових координат і часу в інерційних системах відліку згідно з принципом відносності Галілея.
Перетворення Лоренца - співвідношення просторових координат і часу в інерційних системах відліку згідно з принципом відносності Ейнштейна.
Система відліку - спосіб, за допомогою якого кожній події ставиться у відповідність набір чотирьох чисел, з яких три - просторові координат і один часовий.
Спеціальна теорія відносності (СТО) висловлює характер протікання подій, процесів природи в інерційних системах відліку, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла.
Загальна теорія відносності (ЗТВ) висловлює характер протікання подій, процесів природи в неінерційних системах відліку.
Принцип еквівалентності - твердження про те, що в деякій системі відліку важка і інертна маса еквівалентні.
Завдання і вправи
1. Довжина лінійки, нерухомою щодо земного спостерігача, 2 м. Який довжина цієї ж лінійки, що рухається відносно його зі швидкістю, що дорівнює 0,5 швидкості світла? Швидкість світла прийняти рівною 3 * 10 8 м / с.
2. У скільки разів сповільнюється хід часу (по годинах нерухомого спостерігача) при швидкості руху 27 000 км / с? Швидкість світла прийняти рівною 310 8 м / с.
3. Визначити швидкість руху протона в прискорювачі, якщо маса протона зросла в 10 разів. Швидкість світла прийняти рівною 310 8 м / с.
4. Є два близнюки А і В у віці 20 років. Один з них (В) отправляетс в космічну подорож до зірки Арктур на кораблі, що летить зі швидкістю 0,99 швидкості світла. Для жителів Землі відстань до зірки Арктур складає 40 світлових років. Скільки років буде близнюкам А і В , коли В , закінчивши свою подорож, повернеться назад на Землю?
Рішення. З точки зору близнюка Л, подорож, щоб долетіти до зірки і назад, займе 80 років, тобто коли В повернеться, вік А буде 20 + 80 = 100 років.
З точки зору близнюка, годинник на космічному кораблі будуть йти повільніше
в1 / ^ І ^ = 1 / да = 1 / 0Д41разаЛ / ^^ = 1 / ^ = 1 / 0,141раза.
Це означає, що за час подорожі на кораблі пройде 80 років, помножені на 0,141, або 11,4 року. Отже, до кінця подорожі близнюк У буде в віці 20 + В + 11,4 = 31,4 року. Отже, він виявиться молодше свого брата, оставшегос на Землі, на 68,6 року. Космічний мандрівник не відчуває, що його час іде повільніше. У наведеному прикладі відстань до зірки Арктур здається близнюка У укороченим через лоренцевих скорочення. За його вимірах відстань
від Землі до зірки Арктур складає д / 1 - (0,99) 2 • 40 світлових років, або 5,64 світлових року, а щоб долетіти до Арктура і повернутися назад - 11,4 року. Цей результа узгоджується з обчисленнями близнюка А, що залишився на Землі.
тестові завдання
- 1. Яке з понять характеризує властивість часу?
- а) властивості матеріальних систем мати певну структуру;
- б) взаємне розташування матеріальних систем;
- в) тривалість існування систем і розвиток їх фаз;
- г) здатність займати певний обсяг.
- 2. Яке з визначень нс висловлює поняття «простір»?
- а) взаємне розташування матеріальних систем;
- б) здатність їх займати певний обсяг;
- в) властивість матеріальних систем мати певну форму, структуру;
- г) порядок проходження предметів, систем і розвиток їх окремих фаз, сторін ступенів.
- 3. У спеціальній теорії відносності:
- а) час одномірне, простір тривимірне;
- б) простір одновимірний, час тривимірне;
- в) простір і час утворюють єдиний чотиривимірний континуум;
- г) окремо простір має три виміри, а час - одне;
- д) жодне з них; В с) всі вони.
- 4. Поняття «подія» характеризує:
- а) простір;
- б) час;
- в) обидва вони в сукупності;
- г) жодне з них.
- 5. Яка система відліку є інерціальній?
- а) рухається за інерцією;
- б) рухається рівномірно;
- в) рухається прискорено;
- г) грунтується;
- д) грунтується і рухається рівномірно;
- е) жодна з них.
- 6. Яке властивість характерна і для простору і для часу?
- а) однорідність;
- б) изотропность;
- в) жодна з них;
- г) обидва ці властивості.
- 7. В якій теорії сказано, що властивості простору визначаються масою матеріальних об'єктів і тіл?
- а) в принципі відносності Галілея;
- б) принципі відносності Ейнштейна;
- в) спеціальної теорії відносності;
- г) принципі еквівалентності;
- д) загальної теорії відносності.
- 8. Якими перетвореннями здійснюють перехід від однієї инерциально системи відліку до іншої в сучасній теорії відносності?
- а) перетвореннями Галілея;
- б) перетвореннями Лоренца;
- в) перетвореннями Ейнштейна;
- г) перетвореннями Ньютона;
- д) жодним з них.
- 9. У інерційних системах відліку, що рухаються з великими швидкостями, довжин предмета:
- а) збільшується;
- б) зменшується;
- в) не змінюється;
- г) нескінченна;
- д) дорівнює нулю.
- 10. У інерційних системах відліку, що рухаються з великими швидкостями темп часу:
- а) прискорюється;
- б) сповільнюється;
- в) не змінюється;
- г) зупиняється.
- 11. Яке з положень не відноситься до сучасної теорії відносності?
- а) швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку;
- б) всі закони природи однакові в усіх інерційних системах відліку;
- в) простір і час мають абсолютний характер у всіх інерціальних системах відліку;
- г) всі вони висловлюють теорію відносності;
- д) простір і час мають відносний характер.
- 12. Абсолютність простору і часу відкидається:
- а) принципом відносності Галілея;
- б) спеціальною теорією відносності;
- в) загальною теорією відносності;
- г) жодної з них;
- д) усіма цими принципами.
- 13. Зі збільшенням швидкості руху частинок маса відповідно до теорії відносності:
- а) збільшується;
- б) зменшується;
- в) не змінюється;
- г) стає рівною нулю.
- 14. Що з перерахованого не входить в систему відліку?
- а) тіло відліку;
- б) точка відліку;
- в) система координат;
- г) прилад для вимірювання часу;
- д) швидкість системи відліку.
- 15. Зв'язок між масою і енергією відповідно до теорії відносності має вигляд:
т2 -
- а) Е--.
- б) Е = mgh;
в ) Е = т 0 з 2 ;
у] 1-й 2 / с 2 д) Е = тс 2 .
Питання і завдання для обговорення
- 1. Що розуміється під простором і часом?
- 2. Наведіть формулювання принципу відносності для законів механіки.
- 3. Що нового вносить спеціальна теорія відносності в колишній принци відносності класичної механіки?
- 4. Чим викликана необхідність цілісного опису простору-часу?
- 5. Чому спеціальна теорія відносності постулює сталість швидкості світла?
- 6. Як змінюється характер часу в рухомій і спочиває спеціальні системах відліку? Поясніть, виходячи з цього, парадокс близнюків.
- 7. Чим відрізняється поле тяжіння від інших фізичних полів?
- 8. У чому полягає єдність і відмінність спеціальної та загальної теорії відносності?
- 9. Як була перевірена правильність положень загальної теорії відносності?
- 10. Чому промінь світла викривляється поблизу тяжіють мас?
- 11. Поясніть, що являє собою кривизна простору.
- 12. До яких новим філософським висновків призводить теорія відносності?
- 13. Яка роль принципів відносності в об'єктивних описах природи?
тематика рефератів
- 1. Проблеми співвідношення речовини і поля, матерії та енергії.
- 2. Сучасні уявлення про простір і час.
- 3. Спеціальна теорія відносності.
- 4. Загальна теорія відносності.
- 5. Простір, час і матерія в контексті культури: від міфів античності через теорію відносності до стандартної моделі елементарних частинок.
- 6. Головні висновки спеціальної та загальної теорії відносності.
ЛІТЕРАТУРА
1. Гусейхапов, М.К. Концепції сучасного природознавства /М.К. Гусейханов,
О. Р. Раджабов. - М., 2009 - 540 с.
- 2. Філософські питання природознавства. - М., 1974. - 284 с.
- 3 . Ейнштейн, А. Еволюція фізики / А. Ейнштейн, Л. Інфельд. - М., 1965. -В 342 с.
- 4. Рузавин, Г. І. Концепції сучасного природознавства. - М., 1997. - 288 с.
- 5. Горєлов, Л.Л. Концепції сучасного природознавства. - М., 1997. - 342 с.
- 6. Гейзенберг, В. Фізика і філософія. - М., 1963. - С. 175-176.
