Основы специальной теории относительности — 11 класс
Проверьте постулаты Эйнштейна и отличите собственное время, собственную длину и энергию покоя.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Две лаборатории движутся равномерно и прямолинейно друг относительно друга. Обе измеряют скорость одного светового импульса в вакууме. Что получат наблюдатели?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Одинаковую скорость света c
Модуль скорости света в вакууме одинаков во всех инерциальных системах отсчёта.
-
В какой системе два события, происходящие на одних и тех же часах, разделены собственным временем?
Ответ и пояснение
Верный ответ: В системе, где эти часы покоятся
Собственное время отсчитывают часы, которые присутствуют при обоих событиях. В их системе эти события происходят в одной точке.
-
Две вспышки произошли в разных местах и одновременно по синхронизированным часам платформы. Что может обнаружить наблюдатель в равномерно движущемся относительно платформы вагоне?
Ответ и пояснение
Верный ответ: По синхронизированным часам вагона вспышки могут быть неодновременными
Одновременность событий в разных местах зависит от системы отсчёта. Время событий определяют по местным синхронизированным часам, учитывая путь сигнала.
-
Линейка движется вдоль своей длины относительно лаборатории. Как соотносится измеренная в лаборатории длина с длиной покоящейся линейки?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Она меньше собственной длины
Лоренцево сокращение относится к направлению движения. Собственную длину измеряют в системе покоя линейки.
-
Какую энергию даёт формула E₀ = mc² для частицы массы m?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Энергию покоя
E₀ — энергия частицы в системе, где она покоится. Кинетическая энергия в этой системе равна нулю.
-
Во сколько раз различаются энергии покоя двух частиц, если масса первой в три раза больше массы второй?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Энергия первой в три раза больше
Скорость света c одна и та же для обеих частиц. Поэтому E₀ пропорциональна массе m.
-
Почему расчёты движения обычного поезда обычно можно делать по законам классической механики?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Скорость поезда намного меньше скорости света
При малых по сравнению с c скоростях релятивистские поправки очень малы. Классические формулы дают достаточную точность.
-
Что утверждает принцип относительности Эйнштейна о законах физики?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Они имеют одну и ту же форму во всех инерциальных системах
Инерциальные системы равноправны при формулировке физических законов. Значения отдельных измеряемых величин могут различаться.
Чтобы сравнить измерения в двух системах отсчёта, сначала укажите, в какой из них часы или предмет покоятся. Это поможет не перепутать собственное время с интервалом, измеренным наблюдателем, для которого часы движутся.
Постулаты теории относительности касаются инерциальных систем. В задачах о свете важно отдельно отметить, что речь идёт о вакууме, а в задачах о длине — указать направление движения тела.