Главная›Физика›Теория относительности

Физика · Пробное ЕНТ

Теория относительности: тест ЕНТ

Проверьте знания по теме «Теория относительности» в формате тематической подготовки к ЕНТ. В тесте 20 вопросов: выберите один ответ и сразу получите объяснение.

20 вопросов4 варианта ответаПроверка сразуОбъясненияБез регистрации

Вопрос 1 из 20Правильных ответов: 0

✓

Тест завершён

Ваш результат по теме «Теория относительности»

0 / 20

Другие тесты по физике

Подготовка к ЕНТ: Теория относительности

Тематический тест помогает проверить не весь курс, а конкретный раздел «Теория относительности». Такой формат удобен для повторения после урока, самостоятельной подготовки и поиска слабых мест.

Как работать с результатом

Не ограничивайтесь итоговым числом правильных ответов. Обратите внимание, какие понятия были перепутаны и почему выбранный вариант показался верным. После объяснения попробуйте своими словами сформулировать правило или физический закон или условие применения формулы.

Повторное прохождение имеет смысл после короткого повторения темы. Цель — понимать связь между физическими величинами, законами и условиями задачи, а не запоминать расположение ответов.

Элементы теории относительности

Определяйте систему отсчёта и собственную величину до подстановки в формулы

В специальной теории относительности измеренные время, длина, скорость, энергия и импульс зависят от состояния движения наблюдателя. Ключ к задаче — определить, какая система связана с объектом, где измеряется собственное время и какая длина является собственной.

01 Выберите системы отсчёта Установите, относительно кого движется объект и где он покоится

02 Найдите лоренц-фактор Он определяет величину релятивистских поправок

03 Выберите закон Время, длина, скорость, импульс или энергия требуют разных соотношений

04 Проверьте предел Скорость массивного тела должна оставаться меньше скорости света

Постулаты специальной теории относительности

Принцип относительности Законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчёта.

Инвариантность скорости света Скорость света в вакууме одинакова для всех инерциальных наблюдателей и не зависит от скорости источника.

c \approx 3,00 \cdot 10^{8} \frac{м}{с}

Лоренц-фактор

Лоренц-фактор показывает, насколько заметны релятивистские эффекты при данной скорости.

γ = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}}

β = \frac{v}{c}

При малых по сравнению со скоростью света скоростях

γ

близок к единице, и релятивистские поправки малы.

Замедление времени

Собственное время измеряется часами, которые находятся в покое относительно места двух рассматриваемых событий.

Δ t = γ Δ τ

Δ t \geq Δ τ

Собственное время — наименьший промежуток между двумя времеподобно разделёнными событиями.

Сокращение длины

Собственная длина — длина тела в системе отсчёта, где это тело покоится. Сокращается только размер вдоль направления относительного движения.

L = \frac{L_{0}}{γ}

L = L_{0} \sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}

Чтобы измерить длину движущегося тела в данной системе, координаты его концов должны быть определены одновременно именно в этой системе.

Относительность одновременности

Два события, происходящие одновременно в разных точках одной инерциальной системы, в другой движущейся системе в общем случае уже не являются одновременными.

Одно место Если события происходят в одной точке одной системы, можно непосредственно определить собственный временной интервал.

Разные точки Одновременность пространственно разделённых событий зависит от системы отсчёта.

Релятивистское сложение скоростей

При скоростях, сравнимых со скоростью света, обычное арифметическое сложение скоростей использовать нельзя.

u = \frac{u^{'} + v}{1 + \frac{u^{'} v}{c^{2}}}

Знаки скоростей должны соответствовать выбранному направлению оси. Для движения в противоположных направлениях одна из скоростей берётся с противоположным знаком.

Энергия покоя и полная энергия

E_{0} = m c^{2}

E = γ m c^{2}

K = (γ - 1) m c^{2}

Релятивистский импульс

p = γ m v

E^{2} = p^{2} c^{2} + m^{2} c^{4}

При релятивистских скоростях классическую формулу импульса без лоренц-фактора использовать нельзя.

Связь основных величин

Один лоренц-фактор связывает время, длину, энергию и импульс

Если сначала правильно определить относительную скорость и вычислить лоренц-фактор, большая часть стандартных задач сводится к последовательному применению нескольких связанных соотношений.

Δ t = γ Δ τ

L = \frac{L_{0}}{γ}

E = γ m c^{2}

Алгоритм

Как решать задачу по теории относительности

Укажите систему отсчёта

Определите, относительно какой системы дана скорость и в какой системе объект покоится.

Определите собственную величину

Для времени найдите систему, где события происходят в одной точке; для длины — систему покоя тела.

Вычислите лоренц-фактор

Проверьте, что он не меньше единицы, а относительная скорость меньше скорости света.

Свяжите несколько этапов

В сложной задаче сначала найдите относительную скорость, затем время, расстояние, энергию или импульс.

Частые ошибки

Что особенно важно не перепутать

Собственное и лабораторное время

Собственное время измеряется часами, для которых оба события происходят в одном месте.

Собственная длина

Она измеряется в системе покоя тела и больше длины этого тела, измеренной вдоль движения в другой системе.

Классическое сложение скоростей

При релятивистских скоростях обычная сумма может дать физически невозможное значение больше скорости света.

Кинетическая и полная энергия

Полная энергия включает энергию покоя, поэтому из неё нужно вычесть энергию покоя для получения кинетической.

Классический импульс

При больших скоростях импульс содержит лоренц-фактор.

Абсолютная одновременность

Для пространственно разделённых событий одновременность в общем случае зависит от системы отсчёта.