Поясните понятие «инерциальная и неинерциальная система отсчета». Чем отличается принцип относительности Галилея от принципа относительности Эйнштейна?

  • ID: 44991 
  • 28 страниц

Содержание:


1.8. Поясните понятие «инерциальная и неинерциальная система отсчета». Чем отличается принцип относительности Галилея от принципа относительности Эйнштейна? Как осуществляется преемственность идей и концепций? Определите скорость частицы, если ее релятивистская энергия в 8 раз больше ее энергии покоя.

Любое тело остается неподвижным, пока на него не действуют другие тела. Тело, двигавшееся с некоторой скоростью v, продолжает двигаться равномерно и прямолинейно до тех пор, пока на него не подействуют другие тела. К таким выводам о законах движения тел впервые пришел знаменитый итальянский ученый Галилео Галилей (1564— 1642) и опубликовал их в 1632 г.

2.8. В чем состоит эффект Доплера и какова его роль в исследовании звезд, Вселенной. Как установили и измерили скорость вращения Солнца вокруг своей оси? Найти линейную скорость вращения точек на солнечном экваторе, если для зеленой линии водорода с l0 = 500 нм доплеровское смещение равно 0,0035 нм.

В 1842 году австрийский физик и астроном К. Доплер обнаружил зависимость частоты волнового импульса от скорости при движении источника волн относительно наблюдателя, названную позже в его честь эффектом Доплера. Многие не раз сталкивались с этим явлением, когда слышали, как меняется звук предупреждающего свистка проносящегося мимо платформы поезда. Но эффект Доплера можно не только «слышать», но и «видеть», хотя бы в ванне или пруду. Периодически погружая палец в воду, чтобы на поверхности образовались волны, будем равномерно перемещать его в одном направлении. Следуя друг за другом, гребни волн будут сгущаться в направлении движения пальца и станут более разреженными с другой стороны. Значит, длина волны в направлении вперед станет меньше обычной, в направлении назад — больше.

3.8. Определите понятия теплоты и температуры. Как связаны эти величины, в каких единицах измеряются? Какие приняты шкалы температур? Какова концентрация молекул в стратосфере на высоте 30 км, если давление на этой высоте 104 Па, а температура –20 0С? Каков смысл абсолютного нуля температур?

Теплота - форма беспорядочного (теплового) движения образующих тело частиц (молекул, атомов, фотонов и т. д.); количественной мерой ее служит количество теплоты, т.е. количество энергии, получаемой или отдаваемой системен при теплообмене (при неизменных внешних параметрах системы: объеме и др.). Наряду с работой количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии U системы. При теплообмене внутренняя энергия системы меняется в результате прямых взаимодействий (соударений) молекул системы с молекулами окружающих тел. Передаваемое системе количество теплоты Q, как и работа А, зависит от того, каким способом система переходит из начального состояния в конечное. При обратимых процессах, согласно второму началу термодинамики, элементарное кол-во теплоты ?Q = TdS, где Т - абсолютная температура системы, a dS — изменение её энтропии. Т. о., передача системе теплоты эквивалентна передаче системе определённого количества энтропии. Отвод теплоты от системы эквивалентен уменьшению энтропии. В общем случае необратимых процессов ?Q < TdS. Измеряется Q в ед. энергии: Дж, кал. [4]

4.8. Каковы источники энергии звезд? Дайте представление об эволюции обычных звезд и красных гигантов и поясните процессы, происходящие в их недрах. Какова перспектива эволюции Солнца? Солнце излучает в секунду 3,9·1026 Дж энергии. Какой потере массы это соответствует?

Гельмгольц считал источником энергии звезды потенциальную энергию сжатия. Температура даже внешних слоев Солнца порядка 6000 градусов, т.е. вещество находится там в газообразном состоянии. Движение частиц газа составляет основу тепловой энергии звезды, гравитационное притяжение частиц — основу ее потенциальной энергии. Чтобы компенсировать потери энергии на излучение, достаточно было бы, чтобы диаметр Солнца уменьшался на 75 м в год. Тогда бы светимость Солнца увеличивалась вдвое каждые 10 млн лет, но этого не происходит. Тем не менее эти расчеты и оценка роли гравитационного сжатия оказались не бесполезными в дальнейшем.

5.8. Перечислите основные структурные составляющие мегамира в порядке уменьшения размеров. Какие единицы измерения расстояний приняты в мегамире? Что означает тот факт, что до ближайшей звезды a Центавра расстояние 4,35 св.г.? Принимая поперечник Солнечной системы в 12 млрд. км, оцените, какую долю он составляет от расстояния до ближайшей звезды.

Однородность и изотропность пространства определяют возможность измерять расстояния с помощью единого эталона длины. Расстоянием между двумя точками принято называть длину отрезка, соединяющего эти точки. Измерения с помощью эталона требуют непосредственного контакта с точками, между которыми измеряется расстояние. За исключением простейших случаев измерений (с помощью линейки или рулетки) такой способ основан на кинематике — разделе механики, дающем математическое описание всевозможных видов механического движения безотносительно к тем причинам, которые обеспечивают осуществление каждого конкретного вида движения.

6.8. Кто и когда построил модель структуры ДНК? Какие разновидности РНК, в чем значение каждой из них? Как происходит деление клеток, ядра и ДНК? Как реализуется система воспроизводства на молекулярном уровне?

Нуклеотидный состав ДНК впервые (в 1905 г.) количественно проанализировал американский биохимик Эдвин Чаргафф. К 1951 г. стало ясно, что четыре основания присутствуют в ДНК. Кроме того, Э. Чаргафф обнаружил, что у всех изученных им видов количество пурино-вого основания аденина (А) равно количеству пиримидинового основания тимина (Т), т. е. А = Т. Сходным образом количество второго пурина — гуанина (Г) всегда равно количеству второго пиримидина—цитозина (Ц), т. е. Г = Ц. Таким образом, число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — количеству цитозина. Такая закономерность получила название правил Чаргаффа. Это свидетельствовало о каких-то строгих закономерностях в строении молекулы ДНК.

7.8. Поясните процессы в расплавах и растворах. Почему при растворении обычно температура понижается? Каковы особенности растворения в воде? Какую роль играют гидрофильные и гидрофобные процессы в живых организмах? «Если на систему оказать воздействие, то в ней разовьются процессы, направленные на ослабление этого воздействия». К каким системам это высказывание может относиться – к живым? Или - к неживым неупорядоченным системам?

Плавление - переход вещества из кристаллического (твердого) состояния в жидкое, происходит с поглощением теплоты (фазовый переход I рода). Главными характеристиками его являются температура плавления и теплота плавления. Согласно молекулярно-кинетическим представлениям, плавление осуществляется так. При подведении к твердому телу теплоты увеличивается энергия колебаний (амплитуда колебаний) его атомов, что приводит к повышению температуры тела и способствует образованию в кристалле различных дефектов. В кристаллах может происходить частичное разупорядочение взаимной ориентации осей молекул, если молекулы не обладают сферической симметрией. Постепенный рост числа дефектов и их объединение характеризуют стадию предплавления. С достижением температуры плавления кристалле создается критическая концентрация дефектов, начинается плавление — кристаллическая решетка распадается на легкоподвижные субмикроскопические области. Подводимая при плавлении теплота идет не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей и разрушение дальнего порядка в кристаллах. Процесс плавления играет важную роль в природе, в пауке и технике (производство чистых металлов и сплавов, литьё в формы и др.).

8.8. Как можно повлиять на скорость протекания химических реакций? Напишите выражение скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по уравнению: A + 2B = AB2, и определите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если: а) концентрация A увеличится в два раза; б) концентрация B увеличится в два раза; в) концентрация обоих веществ увеличится в два раза.

Важно понять, от чего зависит возможность осуществления реакции, перестройки химических связей. Принципиальный ответ дают законы термодинамики. При химических реакциях энергия тоже рассеивается, но окружение атомов меняется, исходное вещество становится иным, и может возникнуть новое вещество. Термодинамика объясняет: реакция пойдет только при уменьшении энергии веществ и увеличении энтропии. Энтропия растет, т. к. в малой молекуле расположение атомов менее упорядочено, чем в большой.

9.8. На основании каких экспериментальных результатов исследований Э. Хаббл пришел к выводу о «разбегании» галактик? Какова скорость такого «разбегания» в соответствии с законом Хаббла? Зависит ли картина разбегания от положения наблюдателя? Оцените, с какой скоростью удаляются друг от друга два квазара, если их фотографии были получены в диаметрально противоположных точках небесной сферы, и по доплеровскому смещению линий в спектрах этих квазаров были определены скорости их удаления от земного наблюдателя в 150 000 и 200 000 км/с.

Галактики распределены почти равномерно по всем направлениям, хотя образуют скопления и группы. Тесным является скопление из 40 тысяч галактик в созвездии Волосы Вероники (Северное полушарие), находящееся на расстоянии около 400 млн св. лет и занимающее почти 12°. Иногда группы столь тесные, что галактики как бы проникают друг в друга. Так, в нашу Галактику частично заходит галактика Малое Магелланово Облако. Радиусы больших скоплений (около тысячи галактик) составляют до 1 — 4 Мпк или даже 10 Мпк. Такое скопление наблюдается в созвездии Девы, находящемся на расстоянии 15 Мпк от нас — оно и есть центр Местного сверхскопления галактик, куда входит и Местная группа галактик. Размеры таких скоплений растут в связи с общим расширением Вселенной.

10.8. Какие формы естественного отбора Вам известны? Каковы основные отличия современного биологического эволюционизма от первоначальной дарвиновской концепции?

Дестабилизирующий отбор - это разрушение корреляционных связей в организме при интенсивном отборе в каждом определенном направлении. В пример можно привести случай, когда отбор, направленный на уменьшение агрессивности, приводит к дестабилизации цикла размножения.

...Задание № 2

Тестовое

1. В гуманитарных науках ...

А. личность ученого должна быть отстранена от результатов

Б. важно не только само знание, но и его индивидуальная оценка

В. осуществляется преимущественно количественная оценка явлений

Г. преобладает метод логического объяснения

2. Критерий научности, связанный со способом проверки данных, это:

А. логическая обоснованность

Б. фальсифицируемость

В. соответствие с теориями, входящими в научную картину мира

Г. соответствие с результатами большого количества подтверждающих экспериментов

3. Система мира Аристотеля основана на

А. описании комплекса наблюдений за природой в соответствии со здравым смыслом наблюдателя,

Б. идее материального единства мира,

В. единых математических законах об явлениях на Земле и на небе;

Г. идее гелиоцентризма.

4. Из преобразований Лоренца следует, что при увеличении скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной ....

А. масса тела относительно неподвижной системы отсчета убывает

Б. пространственно-временной интервал между событиями увеличивается

В. физические процессы в движущейся системе отсчета ускоряются относительно неподвижной системы

Г. ход времени замедляется, длина отрезка в направлении движения уменьшается

5. Во втором законе Кеплера, согласно которому радиус-вектор планеты проходит равные площади за равные промежутки времени, проявляется

А. принцип относительности Галилея

Б. учение Аристотеля о насильственном и естественном движении тел;

В. закон упругого столкновения, полученный Декартом для шаров разной массы;

Г. закон сохранения момента импульса

6. В основе механистической картины мира лежат:

А) законы Ньютона

Б) принцип относительности Галилея

В) принцип относительности Эйнштейна

Г) закон сохранения энергии

1).Б – В; 2).А - В; 3)А – Б; 4)А – Г

7. Волновые свойства света проявляются в ...

А. эффекте Комптона

Б. явлении дифракции

В. явлении интерференции

Г. фотоэффекте

1) А-Б; 2) А-Г; 3) А-В; 4) Б-В;

8. Наименьшая структурная единица элемента, сохраняющая его химические свойства, называется

А. атом

Б. электрон

В. вещество

Г. молекула

9. Точный долгосрочный прогноз погоды невозможен, поскольку:

А. атмосфера – система с хаотической динамикой, и даже небольшие ошибки в определении метеорологических данных быстро нарастают

Б. погоду определяют непредсказуемые вспышки на Солнце

В. человек своей деятельностью нарушил устойчивость атмосферы

Г. все формы движения сводятся к механическому перемещению тел и частиц для этого пока не хватает мощности компьютеров в метеоцентрах

10. Геотектоническая активность Земли ...

А. проявляется в глобальном потеплении климата

Б. обусловлена неуклонно возрастающей активностью жизни, в особенности человека

В. обусловлена продолжающейся дифференциацией земных недр

Г. проявляется в перемещении материков, землетрясениях, извержениях вулканов

Список литературы