Естественные науки
задачи по физике(на мышление)
Космическая ракета вертик-но удаляется от Земли с пост. ускорением 9,8h/c2. Как поведут себя при полете такой ракеты маятниковые часы? Матовое стекло(одна из пов-й гладкая,др-широховатая) накладывают на чертеж-сначала гладкой,затем широховатой стороной. В одном случ изображение читается хорошо,а в другом невозможно его разобрать. В каком случае так происходит?Почему?
При полёте такой ракеты маятниковые часы будут вести себя по разному в зависимости от положения их внутри ракеты. если поставить их на плоскость перпендикулярную движению ракеты, то они будут идти так же как и на земле.
Если стекло кладут гладкой стороной на чертёж, то ничего невозможно разобрать. Свет проходит через стекло, отражается от чертежа, но на пути обратно сталкивается с шероховатой поверхностью и рассеивается. Если его положить шероховатой поверхностью вниз, то она изогнёт немного бумагу и она станет полностью прилегать к ней, в результате чего свет будет отражаться от неё как от гладкой поверхности и проходить через стекло насквозь без приломления.
Если стекло кладут гладкой стороной на чертёж, то ничего невозможно разобрать. Свет проходит через стекло, отражается от чертежа, но на пути обратно сталкивается с шероховатой поверхностью и рассеивается. Если его положить шероховатой поверхностью вниз, то она изогнёт немного бумагу и она станет полностью прилегать к ней, в результате чего свет будет отражаться от неё как от гладкой поверхности и проходить через стекло насквозь без приломления.
Поскольку маятник находится внутри ракеты, то в ее системе отсчета (СО) и будем работать. Система эта неинерциальная, в школе не проходится. В этой связи возможны неточности формулировок, а именно: ускорение ракеты определено в ее системе отсчета или в системе отсчета Земли? Отсюда два разных решения.
Решение 1. Ускорение в СО ракеты. Это самый простой случай: ракета никуда не летит и просто стоит на Земле. Ее ускорение совпадает с ускорением свободного падения (напряженностью поля гравитации) Земли. Точь-в-точь: a = g =9,8 м/с/с.
Решение 2. Ракета летит и ускоряется. Считаем общее ускорение, не обращая внимания на незначительные добавки, вносимые центростремительным ускорением за счет вращения Земли, которые обнуляются, если запуск происходит на полюсах. Считаем так: раз ракета взлетает вертикально вверх, то направление ее ускорения совпадает с направлением ускорения свобдного падения, поэтому их векторное сложение сводится к сложению модулей (величин) .
Итого: к g = 9,8 м/с/с надо добавить a = 9,8 м/с/с, получим в 2 раза больше каждого. Осталось подставить эту величину в формулу для маятника и получишь увеличение частоты в корень из двух раз:
T = 2*pi*sqrt(l/g'), f = 1/T, где g' = 19,6 м/с/с — ускорение в СО ракеты, полученное через силу инерции неинерциальной системы.
Примечание: то, что слагаемые выше ускорения вызваны разными по физической природе силами, действующими на разные по природе массы тела — гравитационную и инерциальную — смущать не должно: они, насколько пока известно, по величине совпадают в 13 знаках — для данной задачи этого достаточно с точки зрения расчета, однако это упоминание необходимо делать, чтобы показать понимание физической сущности.
Задача про матовое стекло имеет такое точное решение: диффузное рассеяние барьера есть экспонента, в показателе степени которой стоит расстояние до объекта. Другими словами, увеличьте расстояние и рассеяние возрастет. В этой задаче стекло можно было бы и не переворачивать, а лишь отнести от листа не расстояние, равное его толшине — эффект был бы точно тем же.
Но точное решение — не школьная задача, она для вуза...
Решение 1. Ускорение в СО ракеты. Это самый простой случай: ракета никуда не летит и просто стоит на Земле. Ее ускорение совпадает с ускорением свободного падения (напряженностью поля гравитации) Земли. Точь-в-точь: a = g =9,8 м/с/с.
Решение 2. Ракета летит и ускоряется. Считаем общее ускорение, не обращая внимания на незначительные добавки, вносимые центростремительным ускорением за счет вращения Земли, которые обнуляются, если запуск происходит на полюсах. Считаем так: раз ракета взлетает вертикально вверх, то направление ее ускорения совпадает с направлением ускорения свобдного падения, поэтому их векторное сложение сводится к сложению модулей (величин) .
Итого: к g = 9,8 м/с/с надо добавить a = 9,8 м/с/с, получим в 2 раза больше каждого. Осталось подставить эту величину в формулу для маятника и получишь увеличение частоты в корень из двух раз:
T = 2*pi*sqrt(l/g'), f = 1/T, где g' = 19,6 м/с/с — ускорение в СО ракеты, полученное через силу инерции неинерциальной системы.
Примечание: то, что слагаемые выше ускорения вызваны разными по физической природе силами, действующими на разные по природе массы тела — гравитационную и инерциальную — смущать не должно: они, насколько пока известно, по величине совпадают в 13 знаках — для данной задачи этого достаточно с точки зрения расчета, однако это упоминание необходимо делать, чтобы показать понимание физической сущности.
Задача про матовое стекло имеет такое точное решение: диффузное рассеяние барьера есть экспонента, в показателе степени которой стоит расстояние до объекта. Другими словами, увеличьте расстояние и рассеяние возрастет. В этой задаче стекло можно было бы и не переворачивать, а лишь отнести от листа не расстояние, равное его толшине — эффект был бы точно тем же.
Но точное решение — не школьная задача, она для вуза...
Похожие вопросы
- помогите разобраться с задачей по физике. долго над ней бьюсь, мне без помощи, кажется, не обойтись....
- Помогите дорешать задачу по физике, сам себя загнал в тупик
- Задача по физике (вопрос внутри)
- Помогите, пожалуйста решить две задачи по физике!
- Помогите решить задачу по Физике пожалуйста
- Научите пожалуйста,как быстро решать такие задачи по физике
- Олимпиадная задача по физике
- Задачи по физике
- Решите пожалуйста задачу по физике (11 класс).
- Олимпиадная задача по физике