8. Основні положення спеціальної теорії відносності

постулатами теорії відносності:

1) усі фізичні явища протікають однаково в усіх інерціальних системах відліку;

2) швидкість світла у вакуумі однакова в усіх інерціальних системах відліку.

Перший постулат назвали принципом відносності Ейнштейна. Другий постулат стверджує сталість швидкості світла в усіх інерціальних системах відліку. Сталість швидкості світла у вакуумі

З розділу механіки відомо, що швидкість — величина відносна, залежна від вибору системи відліку. Майкельсон спробував довести,  що  в  природі  існує  одна-єдина  швидкість,  що  не  залежить  від системи відліку; швидкість, однакова в усіх інерціальних системах відліку, — це швидкість світла у вакуумі, що дорівнює  83 10⋅  м/с.Для  доведення  того  положення,  що  швидкість  світла  не  зале-жить  від  руху  джерела,  служать  спостереження  над  подвійними зорями й дослід із порівняння швидкостей світла, що надходить на Землю від протилежних країв сонячного диска.

Швидкість  світла  —  величина  абсолютна,  інваріантна  від-носно всіх інерціальних систем відліку й не залежить від руху джерела та спостерігача.

9. Необоротними називають процеси, які можуть самочинно відбуватися тільки в одному певному напрямі, у зворотному напрямі вони можуть відбутися тільки як одна з ланок складнішого процесу. Процес називається оборотним, якщо він допускає можливість повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у зовнішньому середовищі. Якщо таке повернення здійснити не можна, тобто після закінчення процесу в навколишніх тілах чи в даній системі залишаться якісь зміни, то процес є необоротним. Тепловий двигун – це машина, що перетворює внутрішню (теплову) енергію палива у механічну. Процеси, в результаті яких газ повертається і вихідний стан називаються круговими або циклічними.

10. Робота струму дорівнює добутку сили струму напруги і часу, впродовж якого виконується робота. Як і в механіці, роботу струму вимірюють у джоулях.

A = UIDt, де .                                       (4.2.6)

Формула (4.2.6) зручна для визначення роботи струму в колі з паралельним з'єднанням провідників, оскільки напруга на всіх провідниках при цьому однакова:

A = UIDt, де U = IR, A = I ²RDt.                                             (4.2.7)

Формулою (4.2.7) зручно користуватись у разі послідовного з'єднання провідників у колі, оскільки через всі провідники проходить однаковий струм.

Будь-який електричний прилад розрахований на споживання певної енергії за одиницю часу. Тому поряд із роботою струму велике значення має потужність струму. Вона дорівнює відношенню роботи струму за час Dt до цього часу:

.

Як і в механіці, її вимірюють у ватах (Вт). На більшості приладів вказано потужність, яку вони споживають. На практиці широко застосовують одиницю потужності - кіловат і одиницю роботи - кіловат-годину:

1 кВт = 10³ Вт, 1 кВт·год = 3,6·10⁶ Дж.

Потужність струму P = IU = I ² R, що споживається зовнішньою ділянкою повного кола, називають корисною. Затраченою потужністю називають потужність джерела струму P_зат = eI = I ²(R + r). Коефіцієнт корисної дії джерела

.

Коефіцієнт корисної дії зростає зі зменшенням внутрішнього опору джерела.

12. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле, яке робить силову дію на інші заряджені тіла.

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Таким чином, взаємодія заряджених тіл здійснюється не безпосереднім їх впливом один на одного, а через електричні полюси, що оточують заряджені тіла.

Для кількісного визначення електричного поля вводиться силова характеристика – напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, рівну відношенню сили, з яким поле діє на позитивний спробний заряд, поміщений у дану точку простору, до величини цього заряду:

Напруженість електричного поля – векторна фізична величина. Напрямок вектора збігається в кожній точцы простору з напрямком сили, що діє на позитивний спробний заряд.

Напруженість електричного поля, створюваного системою зарядів у даній точцы простору, дорівнює векторній сумі напруженостей електричних полів, створюваних у тій же точці зарядами окремо:

Це властивість електричного поля означає, що поле підкоряється принципу суперпозиції.

Для наочного представлення електричного поля використовують силові лінії. Ці лінії проводяться так, щоб напрямок вектора в кожній крапці збігалося з напрямком дотичної до силової лінії.

11. Прикладом рівноприскореного руху є вільне падіння. Вільним падінням називають рух тіла тільки під впливом притягання до Землі. При такому русі прискорення однакове для всіх тіл, його називають прискоренням вільного падіння.

Першим, хто визначив прискорення вільного падіння, був видатний італійський учений Галілео Галілей. Якщо взяти різні за масою і розмірами тіла та кинути їх з висоти кількох метрів, то ми побачимо, що прискорення цих тіл будуть різними. Але це пояснюється тим, що на шляху до землі тілам заважає повітря. Якщо б рух здійснювався у вакуумі, то прискорення всіх тіл було б однаковим.

Прискорення вільного падіння позначається літерою g і дорівнює 9,8 метр, поділений на секунду в квадраті. Вектор прискорення вільного падіння завжди спрямований вертикально вниз.

При розв’язанні задач на такий рух систему відліку пов’язують із Землею, а координата тіла — його висота над поверхнею Землі. Висота позначається літерою h та вимірюється в метрах.