Контрольная работа по «Концепциям современного естествознания»

«Второй изумительный факт, связанный с гравитацией, заключается в том, что это взаимодействие очень слабое» [7; с. 62].

Существенной особенностью гравитации является и её универсальный характер – всё, что существует в природе, участвует в гравитационном взаимодействии. Кроме того, гравитация – это всегда только притяжение, а гравитационного отталкивания просто не существует.

И, наконец, можно отметить следующее. Законы, управляющие нашим миром, в самой своей основе – это законы квантовой механики. Иначе говоря, в фундаменте всех физических взаимодействий лежит принцип неопределённости.

Но ни закон тяготения  Ньютона, ни его модификация, сделанная  Эйнштейном в общей теории относительности, совершенно не учитывают этот фундаментальный принцип.

 

3. Основная идея общей теории относительности: гравитация как проявление метрических свойств пространства – времени

3.1 Время в разных системах отсчета

Последовательное рассмотрение следствий из постулатов СТО неизбежно приводит к анализу наиболее фундаментальных понятий физики: пространства и времени. Согласно классической механике время, сопутствующие определенному событию (Событие – физическое явление, происходящие в некоторой пространственной точке в определенный момент времени.), едино во всех системах отсчета (если не учитывать возможность изменять масштаб измерения времени или нуль его отсчета по своему выбору). Задав время, можно найти бесконечное множество одновременных событий, которым можно приписать одну и ту же временную координату. В классической механике достаточно одних часов, так как течение времени одинаково для всех наблюдателей во всех инерциальных системах отсчета. Такие понятия, как «теперь», «ранее», «позднее», «одновременно», имели абсолютное значение, независимое от выбора системы отсчета.

И если зададут вопрос: Одинаково ли время на 7- м и 1-м  этажах УГАЭС? Можно ответить, что  да.

Повседневный опыт дает основание для установления единого  и абсолютного хронологического порядка, одинакового для всего окружающего мира. Единое прошлое, настоящее и будущее существует, согласно классической механике, для всех возможных событий, где бы они ни происходили и каким бы образом ни наблюдались.

Сосуществование событий  в нашем чувственном восприятии не означает одновременности этих событий.

Глядя в окно на звездное небо, мы как бы зондируем прошлое  разной давности. Свет от Луны доходит  до Земли за 1,3 с, от Марса – за 5 мин, от Солнца – за 8 мин. Поэтому  такими, как мы их видим «теперь», Луна, Марс и Солнце были соответственно 1,3 с, 5 мин и 8 мин тому назад. Одни звезды так, как «теперь», выглядели несколько лет назад, другие – миллионы лет назад, третьи – сейчас существуют, но мы их не видим: свет от них к нам еще не успел дойти.

 

3.2 Релятивистские эффекты

Под релятивистскими  эффектами в теории относительности  понимают изменения пространственно-временных  характеристик тел при скоростях, соизмеримых со скоростью света.

В качестве примера обычно рассматривается космический корабль  типа фотонной ракеты, который летит в космосе со скоростью, соизмеримой со скоростью света. При этом неподвижный наблюдатель может заметить три релятивистских эффекта:

1. Увеличение массы по сравнению с массой покоя. С ростом скорости растет и масса. Если бы тело могло двигаться со скоростью света, то его масса возросла бы до бесконечности, что невозможно. Эйнштейн доказал, что масса тела есть мера содержащейся в ней энергии (E= mc2). Сообщить телу бесконечную энергию невозможно.

2. Сокращение линейных размеров тела в направлении его движения. Чем больше будет скорость космического корабля, пролетающего мимо неподвижного наблюдателя, и чем ближе она будет к скорости света, тем меньше будут размеры этого корабля для неподвижного наблюдателя. При достижении кораблем скорости света его наблюдаемая длина будет равна нулю, чего быть не может. На самом же корабле космонавты этих изменений не будут наблюдать.

3. Замедление времени.  В космическом корабле, движущемся  со скоростью, близкой к скорости  света, время течет медленнее, чем у неподвижного наблюдателя.

Тоже самое можно  сказать и про время на остановке  и в движущемся трамвае. В трамвае  время будет идти медленнее, нежели на остановке.

В теории относительности  предложены принципиально новые  оценки пространственно-временных отношений между физическими объектами. В классической физике при переходе от одной инерциальной системы (№ 1) к другой (№ 2) время остается тем же – t2 = tL а пространственная координата изменяется по уравнению x2 = x1– vt. В теории относительности применяются так называемые преобразования Лоренца:

Из отношений видно, что пространственные и временные  координаты зависят друг от друга. Что  касается сокращения длины в направлении движения, то

а ход времени замедляется:

Самым замечательным, самым  красивым следствием специальной теории относительности, является, пожалуй, полученная Эйнштейном связь массы тела с его энергией. Изменение энергии тела всегда приводит к изменению его массы!

Благодаря этому выводу мы можем сразу сказать, например, что масса провода с током тяжелее массы обесточенного провода, так как, на провод с током передается энергия. Различие массы провода с током и массы обесточенного провода, конечно же, очень мало. В обычных условиях изменения в энергии приводят к очень малым изменениям в массе. Но в атомной бомбе с энергией взрыва, эквивалентной 20000000 кг тринитротолуола, весь пепел, осевший после взрыва, на 1 г легче первоначальной массы бомбы. Это объясняется как раз той огромной энергией, которая выделяется при взрыве.

3.3 Масса покоя

Покоящееся тело имеет определенную массу m0, называемой массой покоя.

Масса покоя – масса  тела в системе отсчета, относительно которой тело покоится. Чем больше масса тела, т.е. чем более оно  инертно, тем сильнее тело сопротивляется изменению движения.

Солнце является как бы гигантской гравитационной линзой, изменяющей ход светового луча. Гравитационная сила притяжения фотона к звезде пропорциональна его массе, поэтому искривление траектории светового луча зависит от массы фотона.

 

3.4 Масса и энергия

Чем больше масса и энергия тела, тем труднее изменить характер его движения. Для увеличения за определенное время скорости неподвижного сначала ящика, наполненного покоящимися шарами, требуется определенная мощность. Если шары в ящике будут двигаться во всех направлениях со скоростью, близкой к скорости света, то для аналогичного разгона ящика потребуется большая мощность. Возросшая кинетическая энергия шаров усиливает сопротивление движению ящика.

Согласно теории относительности  энергия тела пропорциональна его  массе:

Е = mcІ

Классическая механика разделяет и определяет два различных  вида материи: вещество и поле. Необходимым  атрибутом вещества является масса, а поля - энергия. Соответственно существуют два закона сохранения: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Согласно теории относительности  нет существенного различия между  массой и энергией.

Огромным достижением этой теории является установленный ею факт эквивалентности массы и энергии. Однако речь идет не о превращении массы в энергию и наоборот, а о том, что превращение энергии из одного вида в другой соответствует переходу массы из одной формы в другую. Энергию нельзя заменить массой, так как энергия характеризует способность тела выполнять работу, а масса – меру инерции.

Вместо двух законов  сохранения есть только один: закон сохранения массы-энергии. Трудность формулировки этого закона в классической физике связана с тем, что энергия, с которой мы имеем дело в реальной жизни, соответствует очень малая масса. Согласно равенству: m = Е/сІ.

 

3.5 Гравитация массы

Конфуз японских космических аппаратов пытавшихся приземлиться на астероиды а так же некоторые другие эксперименты указывают на факт отсутствия расчетной силы гравитации. У малых масс она наблюдается в гораздо заниженных величинах. Некоторые просто утверждают что не во всех случаях наличие массы способно обеспечить наличие гравитации. И тому есть экспериментальные подтверждения. Я думаю что все не так критично, гравитация у массы есть всегда но ее сила гораздо меньше расчетной. Механизм тяготения остается неизменным, это эффект тени эфира, но в недрах масс обладающих реально ощутимой гравитацией существуют условия многократного увеличения непроницаемости вещества для космических эфирных излучений. Непроницаемость вещества усиливается только при увеличении скорости движения его фрагментов, что является признаком высокой температуры. Допускаю такую версию что именно высокотемпературное ядро космического объекта определяет силу гравитации многократно усиливая непроницаемость вещества по причине его высокой температуры. Проще говоря сильно нагретое тело представляет большее сопротивление для проникновения сквозь себя эфирного излучения и следовательно обладает большей массой и большим весом и большей гравитацией чем холодное. Проверка не так проста как это может сразу показаться, 1. не известно сколь высокая температура придает таковые свойства веществу, 2. гравитация усиливается прямо пропорционально увеличению непроницаемости, а вот вес только частично так как увеличивается влияние лучей эфира не только прижимающих к центру земли но и идущих сквозь нее снизу. 3. возможно ли воссоздать то давление которое существует в недрах.

Влияние температуры  на силу гравитации очень хорошо бы объясняло реально наблюдаемую  неравномерность силы гравитации на поверхности земли наличием разнотемпературных участков поверхности ядра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

      Исходя из всего изложенного, можно сделать следующий вывод, что инертные массы всех тел в пределах точности измерений пропорциональны их гравитационным массам.

Сам факт их равенства и то, что все тела падают в гравитационном поле с одинаковым ускорением, называют принципом эквивалентности.

Принцип эквивалентности: неинерциальная система отсчета  эквивалентна некоторому гравитационному  полю.

Сформулированный Ньютоном закон всемирного тяготения стал одним из выдающихся достижений в области естествознания за всю историю его существования.

Существенной особенностью гравитации является и её универсальный характер – всё, что существует в природе, участвует в гравитационном взаимодействии. Кроме того, гравитация – это всегда только притяжение, а гравитационного отталкивания просто не существует.

В классической механике достаточно одних часов, так как  течение времени одинаково для  всех наблюдателей во всех инерциальных системах отсчета.

Огромным достижением этой теории является установленный ею факт эквивалентности массы и энергии.

Общая теория относительности  в корне изменила наши представления  о пространстве, времени, о Вселенной. Она привела к отказу от какого бы то ни было центризма.

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Александров Г.Ф. Концепции современного естествознания. М., 2007
2. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия: Атлас для общеобразовательных учреждений. М., 1996;
3. Звездочет (журнал). 1995–1997;
4. Земля и Вселенная (журнал). 1980–1997;
5. Знание – сила (журнал). 1960–1997;
6. Касьянов в.А. «Физика: учебное пособие», Из-во «Дрофа», 2002 г.
7. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. В 3-х томах. Бишкек, 1994;
8. Нарликар Дж. Гравитация без формул. М., 1985;
9. Ч. Китель, У. Найт, М. Рудерман «Механика», Из-во «Наука», 1975 г.
10. Эйнштейн А. / / Собр. научных трудов В 4 Т.- М.: Наука, 1965. Т.1.