Задачи и въпроси по теорията на относителността - физика, уроци
Задачи и въпроси по теорията на относителността
В малка, но смислена тема за елементите на специалната теория на относителността, учителят няма възможност експериментално да потвърди в училищни условия основните последици, произтичащи от постулатите на Айнщайн. Следователно при преподаването ролята на физическите проблеми се увеличава максимално. Именно те служат като илюстрация на основните положения на изучаваната теория и спомагат за подобряване на качеството и творческата атмосфера на урока.
Предлагам задачи, които задълбочават разбирането за връзките между изследваните физически величини, развиват идеи за пространството и времето като обективни форми на съществуването на движеща се материя, чиито свойства зависят от естеството и степента на движение на материалните тела, за масата и енергия, които са взаимосвързани, за масата, за масата, придобивайки ново качество и на теория е мярка за "енергийна интензивност".
ü Изчислете колко дълго светлината от галактиката М 31 (мъглявината Андромеда) се движи към нас, ако разстоянието до нея е 0,7 МРа.
Отговор: 2,3 × 106 години.
ü Според горещия модел на Вселената животът на Вселената е 1010 години. Оценете в този случай радиуса на Вселената.
Отговор: 1026 m.
ü загадката на Айнщайн: накарайте бегача да се погледне в огледалото, като го държи пред себе си в протегната ръка. Ако тича със скоростта на светлината, ще се види ли в огледалото?
Отговор: Не. Не забравяйте закона за добавяне на скорости.
ü Две безкрайно дълги кръстосани пръчки се движат със скорости, близки до скоростта на светлината във вакуум. Може ли точката на пресичане на решетките да се движи със скорост, по-голяма от последната?
Отговор: Може би това не е съществен момент.
ü Радиационната мощност на Слънцето е 3,74 × 1026 W. Определете каква маса слънчева материя в нейната вътрешност се превръща в радиация за 1 s? Колко време ще отнеме 1% от общата маса на Слънцето, за да изгори?
Отговор: m = 4,2 × 109 kg; l = 1,50 × 1011 години.
ü Производството на електроенергия в СССР до 1990 г. е планирано в размер на 188 милиарда кВтч. Определете колко конвенционални изкопаеми горива са необходими за генериране на това електричество. Определете масата на ядреното гориво, необходимо за генериране на същото количество електроенергия в атомните електроцентрали, като се има предвид, че в реакторите средно само 0,09% от масата на ядреното гориво се използва за излъчване на енергия.
Отговор: m1 = 2,3 × 1011 кг; м2 = 8,4 × 104 кг.
ü Каква маса слънчева материя „поглъща“ Земята за една година? Слънчевата константа е 1390 W/m2.
Отговор: 2,5 × 108 кг.
ü Каква е най-високата скорост, която една космическа ракета може да развие поради химическата реакция на окисляване на горивото?
Отговор: скоростта на ракета не може да надвишава скоростта на газови частици, изхвърлени от нейния двигател, чиято скорост може да се изчисли от условието: qm = mv2/2, където m е нейната маса, v е скоростта на газовете.