Тема 9: Специальная теория относительности

1.Согласно специальной теории относительности, пространство и время …

едины друг с другом

эквивалентны друг другу

независимы друг от друга

антагонистичны друг другу

Решение:

Согласно теории относительности, пространство и время едины в том смысле, что они не могут быть определены друг без друга, а при смене систем отсчета они изменяются строго согласованным образом – так, чтобы сохранялась инвариантность интервала, скорости света, причинно-следственных связей. Но они не эквивалентны друг другу, их свойства сильно различаются. Например, время одномерно, пространство трехмерно; пространство изотропно, а время анизотропно и т. д. Понятие «антагонистичность» применительно к пространству и времени не имеет точного, строго определенного смысла и потому не рассматривается в теории относительности.

2. Догнать в космосе радиосигнал, отправленный А. С. Поповым в 1896 году, …

невозможно, поскольку он удаляется со скоростью света от любого наблюдателя

невозможно, поскольку неизвестно направление, в котором он послан

можно, если двигаться с большей скоростью, чем это сигнал

можно, пока он полностью не затухнет

Решение:

Радиосигнал – это электромагнитная волна. Она распространяется со скоростью света относительно своего источника. А второй постулат Эйнштейна утверждает, что в таком случае она распространяется со скоростью света относительно любого наблюдателя – в том числе, того, кто кинется ее догонять. С какой бы скоростью ни летела ракета, сигнал Попова по-прежнему будет увеличивать свое расстояние от нее на 300 тысяч километров каждую секунду.

3. Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

скорости движения гораздо меньше скорости света

рассматривается движение макроскопических тел

движение происходит в разреженной среде (вакууме)

можно пренебречь сопротивлением среды движению тела

Решение:

Различия между предсказаниями специальной теории относительности и классической механики становятся существенными при скоростях движения, сравнимых со скоростью света. Если бы скорость света была бесконечной, теория относительности вообще не понадобилась бы.

4. Мы не замечаем релятивистских эффектов в повседневной жизни, поскольку мы …

слишком медленно движемся, а релятивистские эффекты заметны только при околосветовых скоростях

живые, а релятивистские эффекты не распространяются на живые организмы

слишком велики, а релятивистские эффекты существенны только для объектов микромира

слишком малы, а релятивистские эффекты становятся заметны только в масштабах всей Вселенной

Решение:

«Релятивистский» означает «вытекающий из теории относительности». Релятивистские эффекты становятся существенными при скоростях движения, сравнимых со скоростью света или если требуется чрезвычайно высокая точность измерений. В повседневной жизни мы с такими ситуациями не сталкиваемся.

Космический разбойник Глот, ограбив банк на Земле, улепетывает на своем катере со скоростью 90 % скорости света относительно Земли. В погоню за Глотом бросается капитан Буран на полицейском крейсере со скоростью, практически равной 100 % скорости света (опять-таки, относительно Земли). Через некоторое время, взглянув в зеркало заднего вида, Глот обнаруживает, что крейсер Бурана догоняет его катер, причем расстояние между ними, с точки зрения Глота, сокращается со скоростью, равной _______ скорости света.

практически 100 %

90 %

45 %

10 %

Решение:

Второй постулат Эйнштейна утверждает, что если предмет (например, полицейский крейсер) в какой-нибудь системе отсчета (например, связанной с Землей) имеет скорость, равную скорости света, то в любой другой системе отсчета его скорость также равна скорости света. Поэтому Глот увидит, что расстояние между его катером и крейсером Бурана сокращается очень быстро, практически со скоростью света.

6. Скорость передачи сигнала, несущего информацию …

не может быть больше скорости света

может быть любой в зависимости от способа передачи

во всех случаях равна скорости света

не может быть меньше скорости света

Решение:

Согласно теории относительности, никакой материальный объект, никакой сигнал не могут передаваться со скоростью, превышающей скорость света – иначе нарушался бы принцип причинности. На передачу сигналов и движение тел с меньшей скоростью природа никаких ограничений не накладывает.

7. Согласно теории относительности, при переходе от одной системы отсчета к другой может измениться тот факт, что …

Афанасий Тимофеевич Малашкин старше своего родного внука Данилы ровно на 53 года

пространственно-временной интервал между рождением Афанасия Петровича Малашкина и его родного внука Данилы равен 2809 св. лет²

свет, испущенный Солнцем, несется к Земле со скоростью 300 000 км/с

Афанасий Тимофеевич Малашкин родился раньше своего родного внука Данилы

Решение:

При переходе от одной системы отсчета к другой не изменяются инварианты теории относительности: скорость световой волны в вакууме, пространственно-временной интервал между событиями, причинно-следственные связи между событиями. Рождение деда и рождение его внука связаны как причина и следствие, и потому во всех системах отсчета они должны происходить в одной и той же последовательности. А вот промежутки времени между событиями, согласно теории относительности, от выбора системы отсчета зависят.