Главная
Как направлена скорость: Как направлена скорость § 28 № 4 ГДЗ Физика 9 класс Кикоин И.К. – Рамблер/класс

Как направлена скорость: Как направлена скорость § 28 № 4 ГДЗ Физика 9 класс Кикоин И.К. – Рамблер/класс

Содержание

Равномерное движение по окружности | Физика

1. Основные характеристики равномерного движения по окружности

Движение по окружности часто встречается в природе и технике: по траекториям, близким к окружностям, движутся планеты вокруг Солнца, Луна и искусственные спутники Земли, точки колес и вращающихся деталей механизмов.

Мы ограничимся в нашем курсе равномерным движением по окружности. Напомним, что равномерным называют движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.

Каковы же основные характеристики равномерного движения по окружности?

Прежде всего, это радиус окружности r и модуль скорости тела v (рис. 8.1). Далее мы увидим, что мгновенная скорость в каждой точке траектории направлена по касательной к траектории.

Следующей характеристикой равномерного движения по окружности является период обращения T. Он равен промежутку времени, в течение которого тело совершает один оборот.

? 1. Во сколько раз период обращения секундной стрелки меньше периода обращения часовой стрелки?

? 2. Докажите, что период обращения T, радиус окружности r и модуль скорости тела v связаны соотношением

T = 2πr/v. (1)

Частотой обращения ν называют число оборотов за единицу времени (секунду). Значение частоты не всегда целое число: например, если тело совершает 10 оборотов в секунду, то ν = 10 с-1, а если оно совершает пол-оборота в секунду, то ν = 0,5 с-1.

Чем больше частота обращения, тем меньше период.

? 3. Докажите, что период T и частота обращения ν связаны соотношением

ν = 1/T (2).

? 4. Чему равна частота обращения секундной стрелки, ми- К. нутной стрелки, часовой стрелки, Земли при ее суточном вращении и при ее движении вокруг Солнца?

2. Направление мгновенной скорости при движении по окружности

Поставим опыт
Затачивая инструмент с по: мощью точильного круга, можно заметить, что искры летят по касательной к кругу в точке, которой касается инструмент (рис. 8.2). Это раскаленные кусочки, оторвавшиеся от круга, поэтому их скорость в момент отрыва равна (по модулю и направлению) скорости точек диска, соприкасающихся с инструментом.

Этот опыт показывает, что при движении по окружности мгновенная скорость тела v_vec направлена по касательной к окружности в точке, где в данный момент находится тело.

Чтобы лучше осознать это, рассмотрим движение тела в течение времени Δt, малого по сравнению с периодом T. Пройденная за это время дуга окружности почти сливается с участком касательной к окружности (эта касательная показана голубой линией на рис. 8.3). А это как раз и означает, что мгновенная скорость тела направлена по касательной.

Заметим, что касательная к окружности в некоторой точке перпендикулярна радиусу окружности, проведенному в эту точку. Следовательно,
при движении по окружности мгновенная скорость тела v_vec направлена перпендикулярно радиусу, проведенному в точку, где находится тело в данный момент (см. рис. 8.1).

? 5. На рисунке 8.4 изображена траектория тела, движущегося по окружности. Перенесите рисунок в тетрадь и отметьте на нем:
а) вектор скорости тела, когда оно находится в точках А и В;
б) точку С, в которой скорость тела составляет угол 45º со скоростью тела в момент, когда оно находится в точке А.


3. Ускорение при равномерном движении по окружности

Поскольку мгновенная скорость тела направлена по касательной в каждой точке траектории, направление скорости тела при его движении по окружности изменяется. А если скорость тела изменяется любым образом (пусть даже только по направлению), то это тело движется с ускорением. Итак, при равномерном движении по окружности тело движется с ускорением.

Докажем, что
при равномерном движении тела со скоростью v по окружности радиуса r:
а) ускорение тела в каждый момент времени направлено по радиусу к центру окружности,
б) модуль ускорения a = v2/r.

Направление ускорения

Поскольку

направление вектора ускорения совпадает с направлением вектора изменения скорости Δ.

Найдем изменение скорости Δ за промежуток времени Δt, малый по сравнению с периодом T.
Обозначим 1 скорость тела в момент времени t, а 2 скорость тела в момент времени t + Δt. Тогда

Δ =2 – 1.

Обозначим Δα угол, на который повернется за время Δt радиус, проведенный в точку, где находится тело (рис. 8.5, а). Угол Δα мал, если Δt мало по сравнению с T.

На такой же угол Δα повернется за время Δt и вектор скорости тела (скорость остается все время перпендикулярной радиусу).

На рисунке 8.5, б показано, как найти изменение скорости Δ.

Векторы 1, 2 и Δ образуют равнобедренный треугольник с основанием Δ и малым углом Δα при вершине. Поэтому углы при основании этого треугольника близки к прямым углам (это следует из того, что сумма углов треугольника 180º).

Значит, изменение скорости Δ за очень малое время Δt направлено перпендикулярно скорости, то есть по радиусу, причем к центру окружности, как показано на рисунке 8.5, в. Ускорение направлено так же, как изменение скорости Δ, следовательно, ускорение тела направлено к центру окружности.

По этой причине ускорение тела при его движении по окружности часто называют центростремительным.

Из курса физики основной школы вы уже знаете, что ускорение тела обусловлено действующими на него силами. Например, при движении Земли вокруг Солнца силой, вызывающей центростремительное ускорение Земли, является сила тяготения со стороны Солнца.

? 6. Автомобиль поворачивает на 90º по дуге окружности. Изобразите на чертеже в тетради векторы скорости и ускорения автомобиля в середине дуги поворота.

Модуль ускорения

За промежуток времени Δt тело, движущееся со скоростью v, проходит по дуге окружности путь Δl = v * Δt (это красная сплошная линия на рисунке 8.6, а).

Если Δt мало по сравнению с T, эта дуга почти не отличается от отрезка прямой. Поэтому фигура, образованная двумя радиусами r и этим отрезком, представляет собой равнобедренный треугольник с основанием Δl = v * Δt.

Этот треугольник подобен равнобедренному треугольнику, образованному скоростями Δ1, Δ2 и изменением скорости Δ = * Δt (он изображен на рисунке 8.6, б), поскольку углы при вершинах этих треугольников равны. Следовательно, основания указанных двух треугольников относятся, как их боковые стороны:

(a * Δt) / (v * Δt) = v/r,

откуда получаем:

a = v2/r, (4)

Центростремительное ускорение можно выразить также через ν и r или через T и r.

? 7. Докажите, что центростремительное ускорение выражается также формулами


Подсказка. Воспользуйтесь формулами (4), (1), (2).

Можно подумать, что центростремительное ускорение, обусловленное изменением только направления скорости, не может быть значительным. Убедимся, что это не всегда так.

? 8. Чтобы космонавты без вреда для здоровья переносили большие перегрузки во время старта и посадки космического корабля, их тренируют с помощью специального аппарата – огромной центрифуги (рис. 8.7). Во время тренировки в Центре подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина космонавт движется в капсуле (она изображена в левой части фотографии) по окружности радиусом 18 м.


а) С каким ускорением движется космонавт, когда центрифуга делает шесть оборотов в минуту?
б) При какой частоте обращения космонавт движется с ускорением, превышающим ускорение свободного падения в 10 раз? Чему равна при этом его линейная скорость?

Чтобы испытать на себе ощущения при движении с ускорением, в несколько раз превышающем ускорение свободного падения, можно покататься на центрифуге в парке (рис. 8.8).

? 9. Радиус колеса аттракциона 10 м. Чему равен период его обращения, когда пассажиры движутся с ускорением, в 2,5 раза превышающим ускорение свободного падения?

4. Угловая скорость

Иногда используют еще одну характеристику равномерного движения по окружности – угловую скорость ω. Ее определяют соотношением

ω = Δα/t,

где Δα – угол, на который за время t поворачивается радиус, проведенный к телу из центра окружности (рис. 8.9).

При атом угол измеряют в радианах, то есть одному полному обороту соответствует поворот на угол 2π. Единица угловой скорости совпадает с единицей частоты (1 с-1). (Напомним, что один радиан (рад) равен центральному углу, опирающемуся на дугу, длина которой равна радиусу окружности; 1 рад ≈ 57º.)

? 10. Какая скорость одинакова для всех точек минутной стрелки – линейная или угловая?

? 11. Во сколько раз угловая скорость секундной стрелки больше угловой скорости минутной стрелки?

? 12. Докажите, что угловая скорость связана с периодом обращения, частотой, радиусом окружности и скоростью соотношениями

ω = 2π/T, (7)
ω = 2πν, (8)
v = ωr. (9)

? 13.Чему равна угловая скорость движения точки поверхности Земли, обусловленная суточным вращением? Одинакова ли эта скорость для всех точек земной поверхности, находящихся: а) на одной параллели; б) на одном меридиане; в) на различных параллелях и меридианах?

? 14. Докажите, что центростремительное ускорение выражается через угловую скорость и радиус окружности формулой

a = ω2r. (10)

5. Катящееся колесо

Рассмотрим движение различных точек колеса автомобиля.

Пусть автомобиль едет со скоростью (рис. 8.10), причем его колеса катятся без проскальзывания.

Что означают слова «без проскальзывания»? Это значит, что нижняя точка колеса А покоится относительно земли (при этом шины оставляют четкие следы). Этот факт – отправная точка для нахождения скорости всех других точек колеса – например, точек В, С, D на рисунке 8. 10.

Чтобы найти скорость этих точек, удобно перейти в систему отсчета, связанную с автомобилем, а потом вернуться в систему отсчета, связанную с дорогой.

В системе отсчета, связанной с автомобилем, все точки обода колеса движутся по окружности с равными по модулю скоростями. Обозначим vвр модуль этой скорости, обусловленной вращением колеса вокруг своей оси. Выясним: как связаны скорость автомобиля v и скорость вращения vвр точек его колеса? Именно тут нам и поможет тот факт, что нижняя точка колеса А покоится относительно земли.
Заметим, что скорость Aвр вращения нижней точки А направлена противоположно скорости автомобиля (рис. 8.11).

Выразим через v и vвр скорость vА точки А в системе отсчета, связанной с дорогой. Согласно правилу сложения скоростей скорость точки А относительно дороги

A = Aвр + .

Итак, скорости Aвр и направлены противоположно, а их сумма A = 0. Следовательно,

vвр = v,

то есть скорость движения точек обода колеса в системе отсчета, связанной с автомобилем, равна но модулю скорости автомобиля.

? 15.Докажите, что скорость точки С (см. рис. 8.10) относительно дороги равна 2v.

? 16. Найдите направление и модуль скорости точек В и D (см. рис. 8.10) относительно земли.

? 17. Катушка с ниткой (рис. 8.12) может катиться по горизонтальному столу без проскальзывания. Конец нити тянут в горизонтальном направлении со скоростью, равной по модулю u (рис. 8.13). Внутренний радиус катушки r, а внешний R. Докажите, что катушка будет двигаться вправо со скоростью v = u(R/(R+r)).


Подсказка. Рассмотрите движение точки А, воспользовавшись сложением скоростей, а также тем фактом, что точка катушки, касающаяся стола, покоится относительно стола.

? 18.С какой скоростью v и в каком направлении будет двигаться катушка в случае, изображенном на рисунке 8.14?


Если вы выполнили это задание правильно, ответ может показаться вам неправдоподобным. Попробуйте проверить его на опыте, проследив за тем, чтобы катушка катилась без проскальзывания.

? 19. С какой скоростью едет велосипедист, если сорвавшаяся с колеса в точке А (рис. 8.15) капелька попала снова в эту же точку? Радиус колеса 30 см.


Подсказка. Перейдите в систему отсчета, связанную с велосипедистом.

Дополнительные вопросы и задания

Необходимые для решения задач справочные данные, не приведенные в условии задачи, вы можете найти в конце учебника (под обложкой).

20. Длина минутной стрелки настенных часов 15 см, а часовой стрелки – 10 см. Какие величины можно определить из этого условия? Чему они равны?

21. Чему равна обусловленная суточным вращением скорость точек поверхности Земли, расположенных на экваторе? Длину экватора примите равной 40000 км.

22. Две шестеренки сцеплены, как показано на рисунке 8.16. Радиусы шестеренок 60 см и 30 см. Большая шестеренка вращается с частотой 2 с-1.

а) С какой скоростью движутся зубцы большой шестеренки?
б) По часовой стрелке или против нее движутся зубцы маленькой шестеренки? С какой скоростью они движутся?
в) Чему равна частота обращения маленькой шестеренки?

23. Диск радиусом 2 м равномерно вращается вокруг своей оси с периодом 0,5 с. Начертите графики зависимости скорости v и ускорения a точки диска от расстояния r до центра диска.

24. Наблюдения колец Сатурна (рис. 8.17) показали, что чем дальше от планеты находится участок кольца, тем меньше его скорость. Могут ли кольца Сатурна быть сплошными? Обоснуйте свой ответ.

Самолет летит вдоль 60-й параллели. Во время всего полета его пассажиры наблюдают Солнце в одной и той же точке небосвода. Длину экватора примите равной 40000 км.
а) В каком направлении летит самолет?
б) За какое время он совершит полный круг?
в) Какой путь самолет пролетит за это время?
г) С какой скоростью летит самолет?

26. Два тела равномерно движутся по окружностям радиусом 10 см и 1 м соответственно. У какого тела ускорение больше и во сколько раз, если:
а) скорости тел равны?
б) периоды обращения тел равны?

27. Во сколько раз ускорение точек земной поверхности на экваторе меньше ускорения свободного падения g? Во сколько раз надо было бы уменьшить продолжительность суток, чтобы оно стало равным g?

Движение по окружности, теория и онлайн калькуляторы

Движение по окружности, теория и онлайн калькуляторы

Значимым частным случаем перемещения материальной точки по заданной траектории служит движение по окружности. Местоположение точки на окружности можно задавать не при помощи расстояния от некоторой начальной точки (допустим A), а с помощью угла $\varphi $, который образуют радиусы, которые провели из центра окружности (O) к рассматриваемой частице (точка M) и из О в точку начала отсчета (A) (рис.1).

Скорость при движении по окружности

При движении по окружности вместе со скоростью движения по траектории ($v$- линейная скорость) вводят угловую скорость ($\omega $), которая характеризует быстроту изменения угла $\varphi $:

\[\omega =\frac{d\varphi }{dt}\left(1\right).\]

Определим, какова связь между линейной и угловой скоростями. Длину дуги АМ ($s$) (рис.1) можно найти как:

\[s=R\varphi \left(2\right),\]

тогда изменение длины дуги за время$\ \Delta t$ равно$\ \Delta s$:

\[\Delta s=R\Delta \varphi \ \left(3\right).\]

Найдем отношение $\frac{\Delta s}{\Delta t}$, разделив обе части выражения (3) на $\Delta t$:

\[\frac{\Delta s}{\Delta t}=R\frac{\Delta \varphi }{\Delta t}\ \left(4\right). 2R\ \left(6\right).\]

При равномерном перемещении по окружности величина центростремительного ускорения постоянна ($a_n=const).\ $Угловая скорость при равномерном движении по окружности является постоянной величиной, в этом случае ее называют циклической частотой.

Тангенциальное ускорение при движении по окружности вычисляют, как и при любом криволинейном движении:

\[{\overline{a}}_{\tau }=\frac{d\overline{v}}{dt}\left(7\right).\]

Период и частота – характеристики равномерного движения по окружности

Равномерное движение по окружности можно характеризовать при помощи такой физической величины как период обращения ($T$), который определяют как время совершения материальной точкой полного оборота. Используют и частоту ($\nu$) обращения, которую определяют как величину обратную периоду, равную количеству оборотов за единицу времени:

\[\nu =\frac{1}{T}\left(8\right).\]

При равномерном движении по окружности угловая скорость, частота и период связаны как:

\[\omega =\frac{2\pi }{T}=2\pi \nu \left(9\right). 2\right)$

   

Читать дальше: жесткость пружины.

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

  • 1 Учебники
  • 2 Механика
    • 2.1 Кинематика
    • 2.2 Динамика
    • 2.3 Законы сохранения
    • 2.4 Статика
    • 2.5 Механические колебания и волны
  • 3 Термодинамика и МКТ
    • 3. 1 МКТ
    • 3.2 Термодинамика
  • 4 Электродинамика
    • 4.1 Электростатика
    • 4.2 Электрический ток
    • 4.3 Магнетизм
    • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
  • 5 Оптика. СТО
    • 5.1 Геометрическая оптика
    • 5.2 Волновая оптика
    • 5.3 Фотометрия
    • 5. 4 Квантовая оптика
    • 5.5 Излучение и спектры
    • 5.6 СТО
  • 6 Атомная и ядерная
    • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
    • 6.2 Ядерная физика
  • 7 Общие темы
  • 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

  1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
  2. разработки уроков, тем;
  3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
  4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ – Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Разработка урока на тему “Движение по окружности. Движение на поворотах”

org/BreadcrumbList”> Разделы: Физика, Конкурс «Презентация к уроку», Урок с использованием электронного учебника

Ключевые слова: физика, Движение по окружности

Презентация к уроку

Загрузить презентацию (2 МБ)

Учащиеся должны знать: зависимость устойчивости автомобиля на повороте от скорости движения, радиуса кривизны дороги и коэффициент трения.

Мотивирующий прием: актуальность, яркое пятно.

Картинка: авария лесовоза на дороге.

Технологическая карта урока

Задача на следующий урок: вывести правило – алгоритм решения задач по теме «Динамика движения тел по окружности» (с помощью подводящего диалога) и использовать этот алгоритм при решения задач разного типа (движение конькобежца, велосипедиста на треке, самолета входящего в «мертвую петлю», автомобиля на мосту и т.

д).

Угловой скоростью называют величину, равную отношению угла поворота радиуса-вектора точки, движущейся по окружности к промежутку времени t, в течение которого произошел этот поворот.

Мгновенная скорость тела в каждой точке криволинейной траектории направлена по касательной к траектории. Следовательно, в криволинейном движении направление скорости тела непрерывно изменяется, т.е. движение по окружности со скоростью, постоянной по модулю является ускоренным.

Исходя из данной информации, какой вопрос у вас возникает?

Движение по окружности

№

Период,
с

Частота,
Гц

Линейная скорость,  м/с

Циклическая частота, рад/с

Радиус окружности, м

Нормальное ускорение, м/с²

1

4

 

 

 

10

 

2

 

0,2

16

 

 

 

3

 

 

20

 

800

 

4

0,2

 

30

 

 

 

5

 

 

 

15,7

 

60

6

 

2,5

 

 

1,25

 

7

0,04

 

 

 

0,6

 

8

 

 

 

 

40

10

9

0,05

 

12

 

 

 

10

0,1

 

 

 

0,2

 

ОТВЕТЫ

№

Период,
с

Частота,
Гц

Линейная скорость,
 м/с

Циклическая частота, рад/с

Радиус окружности, м

Нормальное ускорение, м/с²

1

 

0,25

15,7

1,57

 

24,65

2

5

 

 

1,26

13

20

3

250

4 10-3

 

0,025

 

0,5

4

 

5

 

31,4

100

900

5

0,4

2,5

3,8

 

0,24

 

6

0,4

 

20

16

 

320

7

 

25

94

157

 

5,3 103

8

12,56

0,08

20

0,5

 

 

9

 

20

 

127

0,1

1440

10

 

10

12,56

63

 

790

Задача. Круг радиусом R катится по кругу радиусом 4R. Сколько оборотов совершит малый круг по возвращении в первоначальное положение?

Вопросы
  1. При каком условии возникает криволинейное движение?
  2. Как направлена скорость тела в любой точке криволинейной траектории?
  3. Почему движение по окружности является равноускоренным?
  4. Как направлено ускорение тела, движущегося по окружности?
  5. Что называется периодом обращения?
  6. Что называется частотой?
  7. От чего зависит центростремительное ускорение?
  8. Как связаны между собой период и частота?
  9. Какой угол между векторами скорости и ускорения?
  10. Какие параметры описывают движение точки по окружности?
  11. Чему равно перемещение точки за время равное периоду?
  12. Почему ускорение считается переменным?
  13. Что называется угловой скоростью?
  14. Какое движение называется вращательным?
  15. Если при движении по окружности модуль скорости точки меняется, будет ли ускорение направлено к центру? Почему?
  16. Как зависит линейная скорость движения точки по окружности от расстояния до оси вращения?
  17. В каком месте Земли центростремительное ускорение наибольшее?
  18. Во сколько раз угловая скорость минутной стрелки часов больше часовой?
  19. Когда скорость иглы проигрывателя относительно пластинки больше, в начале проигрывания или в конце?
  20. Почему верхние спицы катящегося колеса иногда сливаются для глаз, в то время как нижние видны раздельно?
Тест

A1. Шарик движется по окружности радиусом r со скоростью v. Как изменится центростремительное ускорение шарика, если его скорость уменьшить в 2 раза?
1) уменьшится в 2 раза;
2) увеличится в 2 раза;
3) уменьшится в 4 раза;
4) увеличится в 4 раза.

A2. Тело движется равномерно по окружности против часовой стрелки. Как направлен вектор ускорения при таком движении
1) 1;
2) 2;
3) 3;
4) 4.

A3. Тело равномерно движется по окружности радиуса 40 см со скоростью 4,5 м/с. Какое расстояние будет пройдено телом за время равное периоду?

1) 180 см;
2) 4,5 м;
3) 0,125 м;
4) 2,5 м.

A4. Автомобиль движется по закруглению дороги радиусом 20м с центростремительным ускорением 5м/с². Скорость автомобиля равна
1) 12,5 м/с;
2) 10 м/с;
3) 5 м/с;
4) 4 м/с.

A5. Вектор ускорения при равномерном движении точки по окружности
1) постоянен по модулю и по направлению;
2) равен нулю;
3) постоянен по модулю, но непрерывно меняется по направлению;
4) постоянен по направлению но непрерывно изменяется по модулю.

Приложение 1

  1. Какова должна быть предельная (максимальная) масса груза лесовоза, массой 6 тонн, движущегося по скользкому закруглению радиусом 50 м со скоростью 36 км/ч, если коэффициент трения колес об асфальт 0,5?
  2. Лесовоз движется по закруглению дороги радиусом 30м и не опрокидывается. Какой радиус кривизны должна иметь дорога, по которой движется лесовоз массой 10 т со скоростью 36 км/ч, чтобы он не опрокидывался, если коэффициент трения колес об асфальт 0,5?
  3. Какова максимальная допустимая скорость лесовоза массой 10 т, который движется по закруглению дороги радиусом 30 м если коэффициент трения колес об асфальт 0,5?
  4. Какой должен быть минимальный коэффициент трения колес о мокрый асфальт, при котором может произойти переворот лесовоза, если масса лесовоза 10 т, скорость 36 км/ч, радиус кривизны дороги 28,5 м.

Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью

теория по физике 🧲 кинематика

Понятия и определения

Криволинейное движение — движение, траекторией которого является кривая линия. Вектор скорости тела, движущегося по кривой линии, направлен по касательной к траектории. Любой участок криволинейного движения можно представить в виде движения по дуге окружности или по участку ломаной.

Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью — частный и самый простой случай криволинейного движения. Это движение с переменным ускорением, которое называется центростремительным.

Особенности движения по окружности с постоянной по модулю скоростью:

  1. Траектория движения тела есть окружность.
  2. Вектор скорости всегда направлен по касательной к окружности.
  3. Направление скорости постоянно меняется под действием центростремительного ускорения.
  4. Центростремительное ускорение направлено к центру окружности и не вызывает изменения модуля скорости.

Период, частота и количество оборотов

Пусть тело двигается по окружности беспрерывно. Когда оно сделает один оборот, пройдет некоторое время. Когда тело сделает еще один оборот, пройдет еще столько же времени. Это время не будет меняться, потому что тело движется с постоянной по модулю скоростью. Такое время называют периодом.

Период — время одного полного оборота. Обозначается буквой T. Единица измерения — секунды (с).

t — время, в течение которого тело совершило N оборотов

За один и тот же промежуток времени тело может проходить лишь часть окружности или совершать несколько единиц, десятков, сотен или более оборотов. Все зависит от длины окружности и модуля скорости.

Частота — количество оборотов, совершенных в единицу времени. Обозначается буквой ν («ню»). Единица измерения — Гц.

N — количество оборотов, совершенных телом за время t.

Период и частота — это обратные величины, определяемые формулами:

Количество оборотов выражается следующей формулой:

Пример №1. Шарик на нити вращается по окружности. За 10 секунд он совершил 20 оборотов. Найти период и частоту вращения шарика.

Линейная и угловая скорости

Линейная скорость

Определение и формулы

Линейная скорость — это отношение пройденного пути ко времени, в течение которого этот путь был пройден. Обозначается буквой v. Единица измерения — м/с.

l — длина траектории, вдоль которой двигалось тело за время t

Линейную скорость можно выразить через период. За один период тело делает один оборот, то есть проходить путь, равный длине окружности. Поэтому его скорость равна:

R — радиус окружности, по которой движется тело

Если линейную скорость можно выразить через период, то ее можно выразить и через частоту — величину, обратную периоду. Тогда формула примет вид:

Выразив частоту через количество оборотов и время, в течение которого тело совершало эти обороты, получим:

Угловая скорость

Определение и формулы

Угловая скорость — это отношение угла поворота тела ко времени, в течение которого тело совершало этот поворот. Обозначается буквой ω. Единица измерения — радиан в секунду (рад./с).

ϕ — угол поворота тела. t — время, в течение которого тело повернулось на угол ϕ

Полезные факты

Радиан — угол, соответствующий дуге, длина которой равна ее радиусу. Полный угол равен 2π радиан.

За один полный оборот тело поворачивается на 2π радиан. Поэтому угловую скорость можно выразить через период:

Выражая угловую скорость через частоту, получим:

Выразив частоту через количество оборотов, формула угловой скорости примет вид:

Сравним две формулы:

Преобразуем формулу линейной скорости и получим:

Отсюда получаем взаимосвязь между линейной и угловой скоростями:

Полезные факты
  • У вращающихся прижатых друг к другу цилиндров линейные скорости точек их поверхности равны: v1 = v2.
  • У вращающихся шестерен линейные скорости точек их поверхности также равны: v1 = v2.
  • Все точки вращающегося твердого тела имеют одинаковые периоды, частоты и угловые скорости, но разные линейные скорости. T1 = T2, ν1 = ν2, ω1 = ω2. Но v1 ≠ v2.

Пример №2. Период обращения Земли вокруг Солнца равен одному году. Радиус орбиты Земли равен 150 млн. км. Чему примерно равна скорость движения Земли по орбите? Ответ округлить до целых.

В году 365 суток, в одних сутках 24 часа, в 1 часе 60 минут, в одной минуте 60 секунд. Перемножив все эти числа между собой, получим период в секундах.

За каждую секунду Земля проходит расстояние, равное примерно 30 км.

Центростремительное ускорение

Определение и формула

Центростремительное ускорение — ускорение с постоянным модулем, но меняющимся направлением. Поэтому оно вызывает изменение направления вектора скорости, но не изменяет его модуль. Центростремительное ускорение обозначается как aц.с.. Единица измерения — метры на секунду в квадрате (м/с2). Центростремительное ускорение можно выразить через линейную и угловую скорости, период, частоту и количество оборотов/время:

Пример №3. Рассчитать центростремительное ускорение льва, спящего на экваторе, в системе отсчета, две оси которой лежат в плоскости экватора и направлены на неподвижные звезды, а начало координат совпадает с центром Земли.

Спящий лев сделает один полный оборот тогда, когда Земля сделает один оборот вокруг своей оси. Земля делает это за время, равное 1 сутки. Поэтому период обращения равен 1 суткам. Количество секунд в сутках: 1 сутки = 24•60•60 секунд = 86400 секунд = 86,4∙103 секунд.

Радиус Земли равен 6400 км. В метрах это будет 6,4∙106. Теперь у нас есть все, что нужно для вычисления центростремительного ускорения. Подставляем данные в формулу:

Задание EF18273 Верхнюю точку моста радиусом 100 м автомобиль проходит со скоростью 20 м/с. Центростремительное ускорение автомобиля равно…

Алгоритм решения

  1. Записать исходные данные.
  2. Записать формулу для определения искомой величины.
  3. Подставить известные данные в формулу и произвести вычисления.

Решение

Записываем исходные данные:

  • Радиус окружности, по которой движется автомобиль: R = 100 м.
  • Скорость автомобиля во время движения по окружности: v = 20 м/с.

Формула, определяющая зависимость центростремительного ускорения от скорости движения тела:

Подставляем известные данные в формулу и вычисляем:

Ответ: 4

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17763

Точка движется по окружности радиусом R с частотой обращения ν. Как нужно изменить частоту обращения, чтобы при увеличении радиуса окружности в 4 раза центростремительное ускорение точки осталось прежним?

а) увеличить в 2 раза б) уменьшить в 2 раза в) увеличить в 4 раза г) уменьшить в 4 раза

Алгоритм решения

  1. Записать исходные данные.
  2. Определить, что нужно найти.
  3. Записать формулу зависимости центростремительного ускорения от частоты.
  4. Преобразовать формулу зависимости центростремительного ускорения от частоты для каждого из случаев.
  5. Приравнять правые части формул и найти искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

  • Радиус окружности R1 = R.
  • Радиус окружности R2 = 4R.
  • Центростремительное ускорение: aц.с. = a1 = a2.

Найти нужно ν2.

Центростремительное ускорение определяется формулой:

Запишем формулы центростремительного ускорения для 1 и 2 случаев соответственно:

Так как центростремительное ускорение в 1 и 2 случае одинаково, приравняем правые части уравнений:

Произведем сокращения и получим:

Или:

Отсюда:

Это значит, чтобы центростремительное ускорение осталось неизменным после увеличения радиуса окружности в 4 раза, частота должна уменьшиться вдвое. Верный ответ: «б».

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алиса Никитина | Просмотров: 15.4k | Оценить:

Укажите куда направлено ускорение — dj-sensor.ru

Содержание

  1. Как написать хороший ответ?
  2. Что такое скорость и ускорение?
  3. Куда направлены векторы ускорения и скорости?
  4. Действующая на тело сила и ускорение
  5. Движение по окружности и ускорение
  6. Виды движения
  7. Если это движение по прямой и скорость увеличивается.
  8. Если это движение по прямой и скорость уменьшается.
  9. Если это движение по прямой, скорость не меняется.
  10. Движение по окружности с равномерной скоростью.
  11. Движение по окружности с меняющейся скоростью.

Вопрос по физике:

Выясните, как и в каком направлении движется тело. Укажите его направлено ускорение. (2 задание)

Ответы и объяснения 1

Это просто. Ускорение сонаправлено с равнодействующей всех сил, действующих на тело (векторной суммой).

1) Вектор ускорения будет сонаправлен с вектором силы, тело движется вправо
О —>a
2) Ускорение = 0, т.к. векторная сумма сил равна нулю, тело неподвижно.
3) Направление ускорения — биссектриса угла, который образуют силы, то есть вверх вправо. Тело движется вверх вправо.

Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Читайте также:  Что значит не поддерживается видеокодек

Как известно, любая физическая величина относится к одному из двух типов, она является либо скалярной, либо векторной. В данной статье рассмотрим такие кинематические характеристики как скорость и ускорение, а также покажем, куда направлены векторы ускорения и скорости.

Что такое скорость и ускорение?

Обе величины, названные в этом пункте, являются важными характеристиками любого вида движения, будь то перемещение тела по прямой линии или по криволинейной траектории.

Скоростью называется быстрота изменения координат во времени. Математически эта величина равна производной по времени пройденного пути, то есть:

Здесь вектор l¯ направлен от начальной точки пути к конечной.

В свою очередь ускорение – это скорость, с которой изменяется во времени сама скорость. В виде формулы оно может быть записано так:

Очевидно, что взяв вторую производную от вектора перемещения l¯ по времени, мы также получим значение ускорения.

Поскольку скорость измеряется в метрах в секунду, то ускорение, согласно записанному выражению, измеряется в метрах в секунду в квадрате.

Куда направлены векторы ускорения и скорости?

В физике всякое механическое движение тела принято характеризовать определенной траекторией. Последняя представляет собой некоторую воображаемую кривую, вдоль которой тело перемещается в пространстве. Например, прямая линия или окружность — это яркие примеры распространенных траекторий движения.

Вектор скорости тела направлен в сторону движения всегда, независимо от того, замедляется или ускоряется тело, движется оно по прямой или по кривой. Если говорить геометрическими терминами, то вектор скорости направлен по касательной к точке траектории, в которой в данный момент находится тело.

Вектор ускорения точки материальной или тела не имеет ничего общего со скоростью. Этот вектор направлен в сторону изменения скорости. Например, для прямолинейного движения величина a¯ может как совпадать по направлению с v¯, так и быть противоположной v¯.

Действующая на тело сила и ускорение

Мы выяснили, что вектор ускорения тела направлен в сторону изменения вектора скорости. Тем не менее не всегда можно легко определить, как меняется скорость в данной точке траектории. Более того, для определения изменения скорости необходимо выполнить операцию разности векторов. Чтобы избежать этих трудностей в определении направления вектора a¯, существует еще один способ быстро его узнать.

Читайте также:  Ярлык спящий режим windows 10

Ниже записан знаменитый и хорошо известный каждому школьнику закон Ньютона:

Формула показывает, что причиной возникновения ускорения у тел является действующая на них сила. Поскольку масса m является скаляром, то вектор силы F¯ и вектор ускорения a¯ направлены одинаково. Этот факт следует запомнить и применять на практике всегда, когда возникает необходимость в определении направления величины a¯.

Если на тело действуют несколько разных сил, тогда направление вектора ускорения будет равно результирующему вектору всех сил.

Движение по окружности и ускорение

Когда тело перемещается по прямой линии, то ускорение направлено либо вперед, либо назад. В случае же движения по окружности ситуация усложняется тем, что вектор скорости постоянно меняет свое направление. В виду сказанного, полное ускорение определяется двумя его составляющими: тангенциальным и нормальным ускорениями.

Тангенциальное ускорение направлено точно так же, как вектор скорости, или против него. Иными словами, эта компонента ускорения направлена вдоль касательной к траектории. Ускорение тангенциальное описывает изменение модуля самой скорости.

Ускорение нормальное направлено вдоль нормали к данной точке траектории с учетом ее кривизны. В случае движения по окружности вектор этой компоненты указывает на центр, то есть нормальное ускорение направлено вдоль радиуса вращения. Эту компоненту часто называют центростремительной.

Полное ускорение представляет собой сумму названных компонент, поэтому его вектор может быть направлен произвольным образом по отношению к линии окружности.

Если тело совершает вращение без изменения линейной скорости, то существует отличная от нуля только нормальная компонента, поэтому вектор полного ускорения направлен к центру окружности. Заметим, что к этому центру также действует сила, удерживающая тело на его траектории. Например, сила гравитации Солнца удерживает нашу Землю и другие планеты на своих орбитах.

Читайте также:  1С разрыв страницы в макете

Ускорение — это быстрота изменения скорости. Эта величина векторная, она имеет свое направление и измеряется в м/с 2 (в СИ).

Для того чтобы понять, куда направлен вектор ускорения, необходимо сначала определить, какой вид движения имеет точка, за которой мы следим.

Виды движения

Если это движение по прямой и скорость увеличивается.

Ускорение будет направлено туда же, куда направлена скорость. Их векторы будут совпадать.

Если это движение по прямой и скорость уменьшается.

Вектор ускорения будет противоположен вектору скорости.

Если это движение по прямой, скорость не меняется.

Ускорение будет равно нулю и никуда не будет направлено.

Движение по окружности с равномерной скоростью.

Если точка движется по кругу и скорость не меняется, то ускорение здесь называется центростремительным (или нормальным) и его вектор направлен к центру окружности.

Движение по окружности с меняющейся скоростью.

В таком случае появляется еще одно ускорение — касательное (или тангенциальное). Оно направлено от точки по касательной к окружности в сторону движения, если скорость увеличивается, и в обратную сторону, если скорость уменьшается. Но про центростремительное тоже забывать не стоит. Получается, что на точку воздействуют 2 вида ускорения. Здесь вводится понятие полного ускорения. Его вектор — это биссектриса угла между вектором центростремительного ускорения и вектором касательного.

Обратите внимание, что в каждой точке движения по окружности вектор полного ускорения будет менять свое направление.

Кроме направления, ускорение имеет еще и свою величину. О том, какие формулы использовать для того, чтобы рассчитать ускорение, узнайте здесь: Как найти ускорение?

  • Автор: Мария Сухоруких

    могут получать комиссионные от покупки книг)

    Schaum’s Outline of Optics Юджина Хехта; Макгроу-Хилл (1974) 16,95 $

    Введение в современную оптику Гранта Р. Фаулза; Dover Publications (1989) 16,95 долларов США

    Оптика Юджина Хехта; Addison Wesley (2001) $108. 00 – Учебник охватывает волновое движение, электромагнитную теорию, распространение света, оптику, лазеры и другие передовые аспекты света

    Поделитесь этой страницей

    Нажмите кнопку, чтобы добавить в закладки или поделиться этой страницей через Twitter, Facebook , электронная почта или другие услуги:

    Студенты и исследователи

    Веб-адрес этой страницы:
    www.school-for-champions.com/science/
    light_speed.htm

    Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

    Copyright © Ограничения

    Где ты сейчас?

    Школа Чемпионов

    Темы физики

    Скорость света

    Почему скорость света равна скорости света?

    Если вы посетите Парижскую обсерваторию на левом берегу Сены, то увидите табличку на ее стене, извещающую, что скорость света была впервые измерена здесь в 1676 году. Странно то, что этот результат был получен непреднамеренно. Оле Рёмер, датчанин, работавший ассистентом итальянского астронома Джованни Доменико Кассини, пытался объяснить некоторые расхождения в затмениях одного из спутников Юпитера. Ремер и Кассини обсудили возможность того, что свет имеет конечную скорость (обычно считалось, что он движется мгновенно). В конце концов, после некоторых грубых расчетов, Рёмер пришел к выводу, что световым лучам требуется 10 или 11 минут, чтобы пересечь расстояние, «равное половине диаметра земной орбиты».

    Сам Кассини сомневался во всей этой идее. Он утверждал, что если проблема заключается в конечной скорости, а свету действительно требуется время, чтобы обойти орбиту, то такая же задержка должна быть заметна и в измерениях других спутников Юпитера, но это не так. Возникшие споры прекратились только в 1728 году, когда английский астроном Джеймс Брэдли нашел альтернативный способ проведения измерения. И, как подтвердили многие последующие эксперименты, оценка, полученная на основе первоначальных наблюдений Рёмера, отличалась примерно на 25 процентов. Теперь мы зафиксировали скорость света в вакууме точно в 299792,458 километра в секунду.

    Почему именно эта скорость, а не что-то другое? Или, другими словами, откуда берется скорость света?

    Электромагнитная теория дала первое важное открытие 150 лет назад. Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл показал, что когда электрические и магнитные поля изменяются во времени, они взаимодействуют, создавая бегущую электромагнитную волну. Максвелл рассчитал скорость волны по своим уравнениям и обнаружил, что она точно равна известной скорости света. Это убедительно свидетельствовало о том, что свет было электромагнитной волной, что вскоре окончательно подтвердилось.

    Дальнейший прорыв произошел в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн показал, что c , скорость света в вакууме, является универсальным пределом скорости. Согласно его специальной теории относительности, ничто не может двигаться быстрее. Итак, благодаря Максвеллу и Эйнштейну мы знаем, что скорость света удивительным образом связана с рядом других (на первый взгляд, совершенно разных) явлений.

    Но ни одна из теорий не объясняет полностью, что определяет эту скорость. Что может? Согласно новому исследованию, секрет c можно найти в природе на пустом пространстве.

    Пока не появилась квантовая теория, электромагнетизм был полной теорией света. Это остается чрезвычайно важным и полезным, но вызывает вопрос. Для расчета скорости света в вакууме Максвелл использовал эмпирически измеренные значения двух констант, определяющих электрические и магнитные свойства пустого пространства. Назовите их соответственно Ɛ 0 и μ 0 .

    Дело в том, что на пустом месте непонятно, что эти цифры должны что-то означать. В конце концов, электричество и магнетизм на самом деле возникают из-за поведения заряженных элементарных частиц, таких как электроны. Но если мы говорим о пустом пространстве, то там не должно быть никаких частиц, не так ли?

    Здесь вступает в действие квантовая физика. В расширенной версии, называемой квантовой теорией поля, вакуум никогда не бывает пустым. Это «вакуумное состояние», самая низкая энергия квантовой системы. Это арена, на которой квантовые флуктуации производят мимолетные энергии и элементарные частицы.

    Что такое квантовая флуктуация? Принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что с физическими измерениями всегда связана некоторая неопределенность. Согласно классической физике, мы можем точно знать положение и импульс, например, покоящегося бильярдного шара. Но это именно то, что отрицает принцип неопределенности. Согласно Гейзенбергу, мы не можем точно знать и то, и другое одновременно. Это как если бы мяч слегка дрожал или дрожал относительно фиксированных значений, которые, как мы думаем, у него есть. Эти колебания слишком малы, чтобы иметь большое значение в человеческом масштабе; но в квантовом вакууме они производят крошечные выбросы энергии или (что эквивалентно) материи в виде элементарных частиц, которые быстро появляются и исчезают.

    Лейкс очарован связью между классическим электромагнетизмом и квантовыми флуктуациями

    Эти кратковременные явления могут показаться призрачной формой реальности. Но они имеют измеримые эффекты, в том числе электромагнитные. Это потому, что эти мимолетные возбуждения квантового вакуума появляются как пары частиц и античастиц с одинаковым и противоположным электрическим зарядом, такие как электроны и позитроны. Электрическое поле, приложенное к вакууму, искажает эти пары, вызывая электрический отклик, а магнитное поле воздействует на них, создавая магнитный отклик. Такое поведение дает нам возможность вычислить , а не просто измерить электромагнитные свойства квантового вакуума и на их основе получить значение c .

    В 2010 году физик Герд Лойкс и его коллеги из Института науки о свете им. Макса Планка в Германии сделали именно это. Они использовали виртуальные пары в квантовом вакууме для расчета электрической постоянной Ɛ 0 . Их значительно упрощенный подход дал значение в пределах 10 от правильного значения, использованного Максвеллом, — обнадеживающий знак! Это вдохновило Марселя Урбана и его коллег из Университета Париж-Юг на вычисление c из электромагнитных свойств квантового вакуума. В 2013 году они сообщили, что их подход дал правильное числовое значение.

    Результат удовлетворительный. Но это не окончательно. Во-первых, Урбану и его коллегам пришлось сделать несколько необоснованных предположений. Потребуется полный анализ и несколько экспериментов, чтобы доказать, что c действительно могут быть получены из квантового вакуума. Тем не менее Леухс говорит мне, что его по-прежнему восхищает связь между классическим электромагнетизмом и квантовыми флуктуациями, и он работает над строгим анализом в рамках полной квантовой теории поля. В то же время Урбан и его коллеги предлагают новые эксперименты для проверки связи. Так что есть основания надеяться, что c , наконец, будет основан на более фундаментальной теории. И тут – тайна раскрыта?

    Ну, это зависит от вашей точки зрения.

    Скорость света, конечно, всего лишь одна из нескольких «фундаментальных» или «универсальных» физических констант. Считается, что они применимы ко всей Вселенной и остаются неизменными с течением времени. Гравитационная постоянная Гс, например , определяет силу гравитации во Вселенной. В малых масштабах постоянная Планка ч устанавливает размер квантовых эффектов, а крошечный заряд электрона e является базовой единицей электричества.

    Числовые значения этих и других констант известны с мучительной точностью. Например, ч измеряется как 6,626070040 × 10 −34 джоуля-секунды (с точностью до 10 −6 процентов!). Но все эти величины вызывают множество тревожных вопросов. Они действительно постоянны? В каком смысле они «фундаментальны»? Почему у них именно такие значения? Что они на самом деле говорят нам о физической реальности вокруг нас?

    Вопрос о том, действительно ли «константы» постоянны во Вселенной, является древним философским спором. Аристотель считал, что Земля устроена иначе, чем небо. Коперник считал, что наша локальная часть Вселенной ничем не отличается от любой другой ее части. Сегодня наука следует современным взглядам Коперника, предполагая, что законы физики одинаковы везде в пространстве-времени. Но все это предположение. Его нужно тестировать, особенно для G и c, , чтобы убедиться, что мы правильно истолковываем то, что наблюдаем в далекой вселенной.

    Лауреат Нобелевской премии Поль Дирак высказал предположение, что G может меняться со временем. В 1937 г. космологические соображения привели его к предположению, что она уменьшается примерно на одну 10-миллиардную часть в год. Был ли он прав? Возможно нет. Наблюдения за астрономическими телами под действием гравитации не показывают этого уменьшения, и пока нет никаких признаков того, что G меняется в пространстве. Его измеренное значение точно описывает орбиты планет и траектории космических кораблей по всей Солнечной системе, а также далекие космические события. Недавно радиоастрономы подтвердили, что G , как мы его знаем , правильно описывает поведение пульсара (быстро вращающегося остатка сверхновой) на расстоянии 3750 световых лет. Точно так же, кажется, нет достоверных доказательств того, что c изменяется в пространстве или времени.

    Итак, давайте предположим, что эти константы действительно постоянны. Являются ли они фундаментальными? Являются ли некоторые более фундаментальными, чем другие? Что мы вообще подразумеваем под «фундаментальным» в этом контексте? Один из способов подойти к этому вопросу — спросить, каков наименьший набор констант, из которого могут быть получены остальные. Были предложены наборы от двух до 10 констант, но одним полезным выбором было всего три: h, c и G, , в совокупности представляющие теорию относительности и квантовую теорию.

    только безразмерные константы действительно «фундаментальны», потому что они не зависят ни от какой системы измерения основные аспекты или измерения физической реальности: пространство , время, и масса. Каждая измеряемая физическая величина определяется своим числовым значением и размерностью. Мы не цитируем c просто как 300 000, но как 300 000 километров в секунду, или 186 000 миль в секунду, или 0,984 фута в наносекунду. Числа и единицы измерения совершенно разные, но измерения одни и те же: длина, деленная на время. Точно так же G и h имеют, соответственно, размеры [длина 3 /(масса x время 2 )] и [масса x длина 2 /время]. Из этих соотношений Планк вывел «естественные» единицы, комбинации ч , с и G , которые дают планковскую длину, массу и время 1,6 x 10 90 552 -35 90 553 метра, 2,2 x 10 90 552 -8 90 553 килограмма и 5,4 x 10 90 552 -44 90 553 секунды. Среди своих замечательных свойств эти единицы Планка дают представление о квантовой гравитации и ранней Вселенной.

    Но некоторые константы вообще не содержат измерений . Это так называемые безразмерные константы – чистые числа, такие как отношение массы протона к массе электрона. Это просто число 1836,2 (которое считается немного странным, потому что мы не знаем, почему оно такое большое). По словам физика Майкла Даффа из Имперского колледжа Лондона, только безразмерные константы действительно «фундаментальны», потому что они не зависят ни от какой системы измерения. Размерные константы, с другой стороны, «являются просто человеческими конструкциями, количество и значения которых различаются от одного выбора единиц к другому».

    Возможно, самой интригующей из безразмерных констант является постоянная тонкой структуры α. Впервые он был определен в 1916 году, когда квантовая теория была объединена с теорией относительности для объяснения деталей или «тонкой структуры» в атомном спектре водорода. Теоретически α — это скорость электрона, вращающегося вокруг ядра водорода, деленная на с. Имеет значение 0,0072973525698, или почти точно 1/137.

    Сегодня в рамках квантовой электродинамики (теории взаимодействия света и материи) α определяет силу электромагнитного воздействия на электрон. Это придает ему огромную роль. Наряду с гравитацией и сильными и слабыми ядерными взаимодействиями электромагнетизм определяет, как работает Вселенная. Но никто еще не объяснил значение 1/137, число без очевидных предшественников или значимых связей. Лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман писал, что α было «загадкой с тех пор, как оно было открыто… магическим числом, которое приходит к нам без понимания человеком». Вы можете сказать, что «рука Бога» написала это число, и «мы не знаем, как Он толкнул свой карандаш» 9 .0003

    Будь то «рука Бога» или какой-то действительно фундаментальный физический процесс, сформировавший константы, именно их кажущаяся произвольность сводит физиков с ума. Почему эти цифры? Разве они не могли быть другими?

    Один из способов справиться с этим тревожным ощущением непредвиденных обстоятельств — встретиться с ним лицом к лицу. Этот путь приводит нас к антропному принципу, философской идее о том, что то, что мы наблюдаем во Вселенной, должно быть совместимо с тем фактом, что мы, люди, находимся здесь, чтобы наблюдать за этим. Немного другое значение для α изменит Вселенную; например, делая невозможным производство углерода в звездных процессах, а это означает, что наша собственная углеродная жизнь не будет существовать. Короче говоря, причина, по которой мы видим ценности, которые мы видим, заключается в том, что если бы они были очень разными, нас бы не было рядом, чтобы их увидеть. КЭД. Такие соображения были использованы для ограничения α между 1/170 и 1/80, поскольку все, что находится за пределами этого диапазона, исключает наше собственное существование.

    Но эти аргументы также оставляют открытой возможность существования других вселенных, в которых константы другие. И хотя может быть так, что эти вселенные негостеприимны для разумных наблюдателей, все же стоит представить, что можно было бы увидеть, если бы смогли посетить .

    Например, что, если бы c были быстрее? Свет кажется нам довольно быстрым, потому что нет ничего быстрее. Но это по-прежнему создает значительные задержки на больших расстояниях. Космос так огромен, что могут пройти эоны, прежде чем свет звезд достигнет нас. Поскольку наши космические корабли намного медленнее света, это означает, что мы никогда не сможем отправить их к звездам. С другой стороны, временная задержка превращает телескопы в машины времени, позволяя нам видеть далекие галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.

    есть что-то очень интригующее в том, насколько жестко устроены законы нашей Вселенной

    Если бы c были, скажем, в 10 раз больше, многое изменилось бы. Земная связь улучшится. Мы сократили бы временную задержку для радиосигналов на больших расстояниях в космосе. НАСА получит лучший контроль над своими беспилотными космическими кораблями и исследователями планет. С другой стороны, более высокая скорость испортила бы нашу способность заглянуть в историю Вселенной.

    Или представьте медленный свет, настолько вялый, что мы могли бы наблюдать, как он медленно выползает из лампы и заполняет комнату. Хотя в повседневной жизни это не принесло бы много пользы, спасительная благодать заключается в том, что наши телескопы вернут нас к самому Большому Взрыву. (В некотором смысле «медленный свет» был достигнут в лаборатории. В 1999 году исследователи довели лазерный свет до скорости велосипеда, а затем и до полной остановки, пропустив его через облако ультрахолодных атомов.)

    Об этих возможностях интересно подумать, и они вполне могут быть реальными в соседних вселенных. Но есть что-то очень интригующее в том, насколько четко устроены законы нашей собственной Вселенной. Леухс указывает, что связывание c к квантовому вакууму показало бы примечательным образом, что квантовые флуктуации «незаметно встроены» в классический электромагнетизм, даже несмотря на то, что электромагнитная теория предшествовала открытию квантовой области на 35 лет. Эта связь также станет ярким примером того, как квантовые эффекты влияют на всю Вселенную.

    И если существует множество вселенных, разворачивающихся по разным законам и использующих разные константы, то антропных рассуждений вполне может быть достаточно, чтобы объяснить, почему мы наблюдаем определенные закономерности, которые обнаруживаем в нашем собственном мире. В некотором смысле это было бы просто везением. Но я не уверен, что это поможет изгнать тайну из того, как обстоят дела.

    Предположительно, различные части мультивселенной должны были бы соединяться друг с другом особым образом, следуя своим собственным законам, и, по-видимому, в свою очередь можно было бы представить различные способы взаимосвязи этих вселенных. Почему мультивселенная должна работать так, а не так? Может быть, интеллекту и не под силу преодолеть ощущение произвольности вещей. Здесь мы близки к старой философской загадке, почему существует нечто, а не ничто. Это тайна, в которую, возможно, не может проникнуть никакой свет.

    Какова скорость звука?

    Наука

    Вслед за свободным падением Феликса Баумгартнера с края космоса рассмотрим физику скорости звука.

    Изображение: Red Bull Stratos

    Это, кажется, самая распространенная дискуссия относительно недавнего скачка Red Bull Stratos. Если вы в последнее время не жили под скалой, вы, вероятно, видели потрясающий прыжок с высоты 128 000 футов. Вот отличное итоговое видео, которое поможет вам накачаться.

    Официальная максимальная скорость свободного падения составляет 373 м/с. АХ ХА! Это чуть больше скорости звука в 340 м/с. В моем учебнике по физике написано, что это скорость звука, так что вот. Ну не так быстро. Звук — довольно сложная штука.

    Что такое звуковая волна?

    Во-первых, позвольте мне поговорить только о звуке в воздухе. Конечно, у вас могут быть звуковые волны под водой (привет, подводные лодки) и даже сквозь твердые тела. Но подумайте о воздухе. На одном уровне воздух состоит из целой группы крошечных частиц. О, конечно, это действительно сложнее, чем просто крошечные частицы воздуха. В основном это газообразный азот ( N 2 ) с небольшим количеством кислорода. Но в этой модели звуковых волн можно думать обо всех них как о маленьких частицах.

    Что произойдет, если вы возьмете целую кучу этих частиц и столкнете их все одновременно? Толкаемые частицы пройдут немного, но столкнутся с другими частицами воздуха и оттолкнут их. Эти частицы будут сталкиваться с другими и так далее и тому подобное. Это то, что мы называем волной. Важно понимать, что воздух не движется очень далеко, но сжатие движется. Вот моя попытка на диаграмме, показывающей это.

    Другим прекрасным примером этого является волна на футбольном стадионе. Вот пример, если вы не понимаете, о чем я говорю.

    Что происходит на стадионе? Люди? Нет, они просто двигаются вверх и вниз. Это возмущение, которое движется как волна. То же верно и для звуковых волн в воздухе. Хорошо, но это всего лишь простая модель звука. Какова скорость звуковой волны в воздухе? Хотя 340 м/с (760 миль/ч) — хороший первый ответ, он не всегда верен. Давайте оглянемся на волну людей на футбольном стадионе. Что может изменить эту скорость? Две вещи могут явно иметь значение. Предположим, что стадион не был полон, но все остальные места были заняты. Это может изменить скорость звуковой волны. Не совсем ясно, сделает ли это быстрее или медленнее, но я бы предположил, что быстрее, поскольку человек будет реагировать на предыдущего человека, который был дальше. Другой эффект может быть связан с уровнем бдительности толпы. Если бы люди не обращали особого внимания, это могло бы вызвать более длительное время реакции и, следовательно, более низкую скорость волны.

    Вообще-то, теперь мне любопытно. Интересно, постоянны ли скорости волн на стадионах для разных стадионов и толпы? Я предполагаю, что все они будут иметь одинаковые значения скорости. Возможно, это будет будущая запись в блоге.

    Самые популярные

    Итак, вернемся к звуковым волнам в воздухе. От чего зависит эта скорость? Вы можете догадаться о нескольких вещах. Точно так же, как волна футбольной толпы, плотность частиц должна иметь значение. А как же давление в воздухе? Это тоже должно иметь значение, верно? Удивительно (по крайней мере для меня), но простая модель скорости звука зависит только от температуры воздуха. Почему? Ну, по мере подъема на высоту (до определенного предела) температура снижается. Давление и плотность воздуха также уменьшаются. Эффекты из-за давления и плотности по существу сводят на нет друг друга. Как я уже сказал, это упрощает всю проблему. На странице Википедии о скорости звука есть гораздо больше подробностей, если вам интересно.

    Скорость звука в зависимости от высоты

    Если сложить все вместе, можно получить график зависимости скорости звука от высоты. Да, конечно, это изменится с погодой и прочим, но вы все равно можете получить довольно простую модель. Вот график скорости звука на разной высоте над уровнем моря.

    На уровне моря значение находится примерно на отметке 340 м/с. Если вы подниметесь на высоту 120 000 футов, скорость упадет примерно до 200 м/с. Только из этих данных видно, что Феликс Баумгартнер действительно падал быстрее скорости звука. Однако вопрос на самом деле не имеет смысла. Падал ли он быстрее скорости звука на уровне моря? Да. Он также двигался быстрее, чем скорость звука для высоты, на которой он находился? Что ж, вполне логично, что если скорость звука наибольшая на уровне моря и он движется быстрее скорости звука, то он будет двигаться быстрее скорости звука местных жителей.

    Скорость против локальной скорости звука

    Не знаю, является ли “локальная скорость звука” официальным термином, но мне он нравится. Я использую его для обозначения скорости звука на текущей высоте. Вот график скорости Феликса, когда он падает, а также график локальной скорости звука в то же время.

    Вы заметите, что из этого численного расчета Феликс двигался быстрее местной скорости звука примерно на 45 секунд. Вы также должны заметить, что в этом расчете его максимальная скорость немного превышает заявленное значение 373 м/с — надеюсь, я смогу исправить это позже, когда сравню свою модель с реальными данными — но это не так уж и далеко.

    Число Маха

    Думаю, я был прав (по крайней мере, согласно Википедии). В нем есть определение числа Маха как отношения скорости объекта к местной скорости звука. Вот график зависимости скорости Феликса от высоты с точки зрения числа Маха (опять же, это основано на моей не очень совершенной модели).

    Отсюда у него была максимальная скорость 1,7 Маха вместо заявленных 1,24 Маха. Конечно, это очень зависит от фактической скорости звука на этой высоте. Если модель немного отличается от скорости Феликса, а также от скорости звука на этой высоте (оба используют простые модели), это может объяснить несоответствие.

    Самый популярный

    В любом случае, мало кто сомневается, что он двигался быстрее скорости звука. Однако скорость света он не преодолел. Какая? Да. Вот скриншот из MSNBC. Мне трудно поверить, что это правда, но я не смог найти доказательств того, что это была подделка. Если вы не щелкнули изображение, на нем показан Феликс Баумгартнер после того, как он стабилизировал свое падение. Надпись гласит (и я не шучу):

    “Бесстрашный Феликс” двигался быстрее скорости света

    Я понимаю, что люди MSNBC были взволнованы, но это просто бред. Вы когда-нибудь видели молнию и слышали гром? Вы слышите их одновременно? Нет. Знаешь почему? Потому что свет от события распространяется намного быстрее, чем звук. Скорость света безумно высока, и вы все равно не сможете двигаться быстрее нее.

    А что насчет звукового удара?

    Начнем с пресс-конференции Феликса после прыжка. Вот что он сказал (доступна полная стенограмма):

    «Я не почувствовал звукового удара, потому что был так занят, пытаясь стабилизировать себя».

    Что вообще такое звуковой удар? Ну, это не тот звук, который издает объект, когда он движется от более медленного, чем скорость звука, к более быстрому, чем скорость звука. Вместо этого это то, что люди, находящиеся в неподвижном состоянии, услышат, когда объект движется со сверхзвуковой скоростью. Возможно, лучшая аналогия звукового удара — это скоростной катер на воде. Лодка создает волны, когда движется, но движется быстрее, чем скорость волны. Результат – поминки. Чувствует ли лодка кильватерный след? Нет. Если бы вы стояли на причале, когда мимо проплывал скоростной катер, вы бы почувствовали этот след.

    Страница Википедии о звуковых ударах в виде красивой анимации (созданной с помощью Easy Java Simulations).

    __E-Patrol от BMW Group DesignworksUSA __

    Полицейская машина из одной части, дрон из двух частей. Это как если бы студия дизайна BMW в Южной Калифорнии направила нечестивое дитя любви Уильяма Гибсона и Филиппа К. Дика на создание автомобиля E-Patrol Human-Drone Pursuit Vehicle.

    И это неплохо…

    Это похоже на гибрид двух Tron Lightcycles, сшитых вместе с крышей из AMOLED/углеродного волокна, но эти две массивные задние колесные арки на самом деле представляют собой одноколесные дроны, которые магнитно прикреплены к тело. По щелчку переключателя они стреляют по сторонам, а водитель или патрульный офицер, любящий Xbox, на своей базе управляет одноколесным БПЛА, который рассекает трафик по горячим следам.

    Но это только половина удовольствия.

    Flying Pursuit Unit (или FPU — назовем его просто дроном), развертываемый с носовой части E-Patrol, оснащенный парой видеокамер, 3D-сканером местности и радаром, который автономно летает над движением для разведки. что вызывает еще одно массивное резервное копирование на 405.

    Изображение: Википедия

    Но я до сих пор не сказал, был ли звуковой удар для Феликса, когда он падал. Честно говоря, я не уверен в точном ответе. Должна быть одна, но она не разбила бы окна или что-то в этом роде. На самом деле он представляет собой небольшой объект высоко над землей, поэтому его будет трудно услышать. Вдобавок ко всему, он находится в районе, где плотность воздуха достаточно мала. Я даже не уверен, как этот звук распространится на землю, если вы вообще сможете его услышать.

    Короче говоря, никакого существенного звукового удара.

    Ретт Аллейн — адъюнкт-профессор физики Университета Юго-Восточной Луизианы. Он любит преподавать и говорить о физике. Иногда он разбирает вещи и не может собрать их обратно.

    Темычисловая модельPythonRed Bull Stratos

    Еще от WIRED

    Является ли скорость света постоянной везде?

    Профессор Дон Линкольн, доктор философии, Национальная ускорительная лаборатория Ферми (Fermilab)

    Мы всегда принимали утверждение о том, что скорость света постоянна. Но действительно ли это предположение верно при всех обстоятельствах? Изменяется ли скорость света при прохождении через такие среды, как вода, стекло или пластик? Если да, то почему меняется скорость и каков принцип этого изменения?

    Свет — это электрическое поле, изменяющееся как по положению, так и во времени. (Изображение: NeoLeo/Shutterstock)

    Что такое свет?

    В просторечии свет — это то, что исходит от фонарика или освещает небо летним утром. В физике под светом понимается электромагнитное поле любой длины волны, распространяющееся в пространстве, видимое или невидимое для глаза. Различные типы излучений, такие как радиоволны, микроволны, инфракрасные волны, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи, также считаются светом. В диапазоне видимого света спектр ROYGBIV красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, индиго и фиолетового цветов также представляет собой электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света. Таким образом, свет представляет собой электрическое поле, изменяющееся как по положению, так и во времени. По большей части в этой статье свет будет рассматриваться как волна.

    Узнайте больше о неправильном понимании теории относительности.

    Измерение скорости света

    Свет движется с невероятной скоростью 1 86 000 миль в секунду или 2 99 792 458 метров в секунду в вакууме. Это означает, что свет распространяется так быстро, что может совершить семь с половиной оборотов вокруг Земли за одну секунду.

    Датский астроном Олаф Рёмер первым измерил скорость света в 1676 году.
    (Изображение: Jacob Coning/Public domain)

    В 1676 году датский астроном Олаф Рёмер вычислил орбиты спутников Юпитера. Он заметил изменения времени затмения лун Юпитера в зависимости от расстояния Юпитера от Земли на их орбитах. Он рассчитал скорость света как 2 14 000 000 метров в секунду или около двух третей современного значения. Настоящий подвиг около 350 лет назад!

    Первое измерение скорости света на Земле было проведено французским физиком Арманом Физо. Используя вращающуюся шестерню, яркий свет и зеркало, расположенное примерно в пяти милях от него, он оценил скорость света с точностью около 5% в 3 15 000 000 метров в секунду. Дальнейшие эксперименты физиков приблизили ученых к точности измерения света. Например, француз Леон Фуко, который изменил опыт Физо с помощью вращающихся зеркал и добился точности менее процента.

    В конце 1860-х годов физик Джеймс Клерк Максвелл ввел знаменитые уравнения Максвелла для расчета скорости света. Эти уравнения обеспечили достаточно точное измерение скорости света в вакууме.

    Это стенограмма из серии видео Понимание заблуждений науки . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

    Различные скорости света

    Также важно подчеркнуть, что свет движется с разной скоростью в разных объектах. Скорость света самая высокая в вакууме и замедляется, когда он проходит через прозрачные материалы, такие как стекло, вода и пластик. Изгиб луча света при переходе из прозрачной среды в другую называется преломлением. Путь света изгибается, когда он входит в прозрачную среду из-за показателя преломления и легко виден глазом.

    Четыре основных свойства света: частота колебаний, длина волны (цвет), скорость и амплитуда (яркость) помогают понять механизм. Частота относится к числу колебаний в секунду, а амплитуда — к силе электрического поля. Поскольку свет существует как внутри, так и вне среды, частота света также будет одинаковой. Если скорость замедляется, это означает, что волны перемещаются на меньшую величину за каждый период времени. Поскольку должно быть одинаковое количество колебаний в секунду, это означает, что длина волны света становится короче внутри стекла или воды. Таким образом, когда вы видите искривление света, это свидетельствует о его замедлении в воде. Есть несколько объяснений этого механизма, но то, что в классической физике близко к точности.

    Узнайте больше о том, можем ли мы двигаться быстрее света или нет.

    Что замедляет скорость света?

    Изгиб луча света при переходе из прозрачной среды в другую называется преломлением. (Изображение: Tartila/Shutterstock)

    Классическая физика предполагает, что свет представляет собой электрическое поле, изменяющееся как по положению, так и по времени. Свет внутри объекта представляет собой смесь электрических полей, в том числе электрических полей, возникающих в самом материале. Все материалы состоят из электронов или движущихся частиц с электрическим зарядом, которые, в свою очередь, вызывают движение электрических полей. Теперь есть два электрических поля, одно из электронов, а другое из луча света. Когда эти два электрических поля движутся внутри объекта с разной скоростью, суммарная скорость смеси электрических полей меньше исходной скорости света. Это фундаментальная причина, по которой свет движется медленнее в материале, чем в вакууме, вопреки распространенному заблуждению, что фотоны в свете поглощаются, переизлучаются и, следовательно, ответственны за замедление скорости. Энергетические уровни атомов и электронов радикально различаются в протяженных твердых телах и жидкостях. Фотоны, путешествующие через прозрачное вещество, не сталкиваются с отдельными атомами или электронами, но электрическое поле фотона движется и изменяет энергию многих электронов. Таким образом, можно сделать вывод, что свет в прозрачных материалах распространяется медленнее, чем в вакууме.

    Часто задаваемые вопросы о скорости света

    В: Как метр был определен с точки зрения света?

    По определению метр – это расстояние, пройденное светом за 1/299 792 458 секунды.

    В: Как французский физик Арман Физо измерил свет?

    Арман Физо использовал вращающуюся шестерню, яркий свет и зеркало, расположенное примерно в 5 милях от него, чтобы измерить скорость света. Он посветил светом в отдаленное зеркало, откуда он отразился обратно к нему через вращающиеся шестеренки.

    В: Как меняется скорость света в разных средах?

    Скорость составляет около двух третей скорости света в стекле и пластике, а в воде — около трех четвертей скорости света. Однако скорость света в алмазе составляет всего 40% от его нормальной скорости.

    В: Каково неправильное представление о свете и фотонах?

    Это распространенное заблуждение, что фотоны в свете прыгают от атома к атому, от электрона к электрону, чтобы поглотиться. Предполагается, что требуется крошечная доля времени, прежде чем он переместится от одного атома к другому и, следовательно, уменьшится эффективная скорость света. Однако эта идея о том, что свет поглощается, немного ждет и переизлучается, неверна.

    Продолжайте читать


    Волна или частица — что такое свет?
    То, как мы наблюдаем свет, определяет, частица это или волна
    Объяснение специальной теории относительности Эйнштейна

    Какова скорость света?

    С нашим нынешним пониманием движения кажется, что скорость света самая высокая из всех, она в 874 030 раз превышает скорость звука.

    Скорость звука составляет около 343 м/с, а скорость света — 299 792 458 м/с. В милях в час/миль скорость света составляет около 670 616 629, а в километрах в час свет движется со скоростью 1 079 252 848.

    Если говорить о секундах, свет движется со скоростью около 300 000 километров в секунду или 186 000 миль в секунду в вакууме.

    В воде скорость света меньше: 225 000 км / 139 808 миль в секунду и 200 000 км / 124 274 мили в секунду в стекле. Кажется, что ничто не может быть быстрее скорости света.

    Если вам нужен пример того, насколько высока скорость света, подумайте об этом, если бы мы запустили воображаемый космический корабль с Земли, который летел бы со скоростью около 153 454 миль / 246,9Постоянно со скоростью 60 км в час он достиг бы Солнца за 606 часов или 25 дней.

    Однако, если бы наш космический корабль двигался со скоростью света, мы бы достигли Солнца всего за 8,3 минуты. Если бы вы путешествовали вокруг Земли со скоростью света, вы бы совершили полный обход нашей планеты 7,5 раз всего за одну секунду.

    Теоретически кажется, что нет ничего быстрее скорости света, или есть? Давай выясним.

    Есть ли что-нибудь быстрее скорости света?

    Кажется, что нет ничего быстрее скорости света, но Вселенная, как всегда, снова ускользает от нашего восприятия. Ученые продемонстрировали, что Вселенная расширяется, и это расширение даже быстрее скорости света.

    Поскольку теоретически пространство — это «ничто», оно не подчиняется законам физики. Если бы вы держали факел и бежали с ним, скорость его света оставалась бы такой же.

    Некоторые галактики удаляются от нашего Млечного Пути быстрее скорости света, и это происходит потому, что вместе с ними движется и само пространство.

    Если бы существовало что-то более эффективное, чем перемещение со скоростью света, это было бы путешествие через червоточины. Червоточины гипотетичны, но их механизм довольно интригующий, и в некотором смысле, если бы это было возможно, они предположительно превышали бы скорость света.

    Это связано с тем, что червоточина соединяет две отдаленные точки, и теоретически, если бы вы путешествовали из точки а в точку b, независимо от расстояния, вы достигли бы пункта назначения очень быстро.

    Какова скорость тьмы?

    Многие считают, что скорость тьмы — это просто поэтическая метафора, не имеющая никакого законного научного обоснования, поскольку тьма — это просто отсутствие света.

    Однако это может показаться немного сложнее. Если бы мы поместили темное пятно в луч света, тьма теоретически двигалась бы с той же скоростью, что и свет.

    То же самое верно, если бы мы осветили темный угол. Неизвестно, имеет ли скорость сама тьма, но когда дело доходит до темной материи, все начинает разворачиваться.

    Темная материя — это гипотетическая энергия, которая составляет более 80% нашей Вселенной. В некоторых исследованиях ученые подсчитали, что этот загадочный элемент может двигаться со скоростью около 54 м/с, что соответствует его существованию, но это довольно медленно по сравнению со скоростью света.

    Все усложняется, если мы рассматриваем черные дыры как часть определения темноты. Черные дыры лишены света, и если что-то приближается к их горизонту событий, даже свет не может покинуть их.

    Некоторые черные дыры также быстро вращаются, причем некоторые из них зарегистрированы со скоростью вращения около 84% скорости света. Тьма или скорость темноты — довольно увлекательная тема, но она остается неуловимой для нашего нынешнего понимания.

    Что самое быстрое во Вселенной?

    Самая быстрая вещь во Вселенной, согласно нашим текущим знаниям, это свет. Если вы хотите играть грязно, вы можете сказать, что Вселенная/пространство — это самое быстрое из существующих существ, поскольку оно расширяется со скоростью, даже превышающей скорость света.

    Если в будущем мы поймем, как черные дыры могут улавливать даже свет, возможно, некоторые из их механизмов окажутся самыми быстрыми во Вселенной.

    Что произойдет, если вы будете путешествовать быстрее скорости света?

    Специальная теория относительности утверждает, что ничто не должно двигаться со скоростью, превышающей скорость света, и если что-то это сделает, оно будет двигаться назад во времени.

    Путешествие со скоростью, превышающей скорость света, может просто означать путешествие во времени. Однако, будь это правдой, в каком-то смысле вы могли бы с тем же успехом достичь бессмертия, поскольку никакая причина не могла бы воздействовать на вас, даже время, особенно если бы, говоря гипотетически, вы даже не подвергались бы воздействиям объектов, которые вы бы пройти через.

    Наше нынешнее понимание скорости света минимально, и тем более, когда дело доходит до ее превышения. Мы, как вид, с нашими нынешними технологиями только что достигли небольшого процента скорости света. Мы даже не на полпути.

    Что такое 2 nd Самая быстрая вещь во Вселенной?

    Сгустки горячего газа, погруженные в потоки вещества, выбрасываемого блазарами, являющимися высокоактивными галактиками, движутся со скоростью около 99,9% скорости света.

    Таким образом, физические процессы, происходящие в ядрах блазаров, настолько энергичны, что могут перемещать материю со скоростью, близкой к скорости света, и поэтому они, вероятно, являются вторым самым быстрым явлением во Вселенной.

    Оставить комментарий