Задание(экспериментальное исследование), страница 199 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

Рассмотрите модельный процесс движения галактик. Используйте для этого круглый шар диаметром 23 см, черный маркер и зеркало. Надуйте шар до размеров яблока. С помощью черного маркера нанесите на шар произвольно 20 точек. Встаньте перед зеркалом и наблюдайте за точками при надувании шара. Сделайте вывод по своим наблюдениям. Были ли точки, которые удалялись или сближались?

Этот эксперимент является наглядной моделью для демонстрации процесса расширения Вселенной. В этой модели надувной шар — это аналог пространства-времени, а нанесенные на него точки — аналог галактик. Процесс надувания шара имитирует расширение Вселенной.

Были ли точки, которые удалялись или сближались?

В ходе эксперимента, по мере надувания шара, все нанесенные на его поверхность точки будут удаляться друг от друга. Если выбрать любую точку в качестве точки отсчета (наблюдателя), то можно увидеть, что все остальные точки движутся от нее. При этом ни одна пара точек не будет сближаться. Это происходит потому, что не сами точки движутся по поверхности, а сама поверхность (резина шара) растягивается, увеличивая расстояние между любыми двумя точками.

Ответ: Да, все точки удалялись друг от друга. Точек, которые бы сближались, в ходе наблюдения обнаружено не было.

Сделайте вывод по своим наблюдениям

Наблюдения за точками на надуваемом шаре позволяют сделать следующий вывод, который является аналогией процессов, происходящих в реальной Вселенной:

1. Всеобщее расширение. Подобно тому, как расстояние между всеми точками на шаре увеличивается, растет и расстояние между галактиками во Вселенной. Этот эффект известен как "разбегание галактик".

2. Отсутствие центра расширения. На поверхности шара нет такой точки, которую можно было бы назвать центром расширения; процесс растяжения происходит равномерно по всей поверхности. Аналогично, у расширения Вселенной нет центра. Из любой галактики наблюдателю будет казаться, что именно его галактика является центром, от которого удаляются все остальные.

3. Зависимость скорости удаления от расстояния. Чем дальше две точки на шаре находятся друг от друга, тем быстрее увеличивается расстояние между ними при надувании. Это является наглядной иллюстрацией закона Хаббла, который гласит, что скорость удаления галактики ($v$) прямо пропорциональна расстоянию до нее ($r$): $v = H \cdot r$, где $H$ — постоянная Хаббла. В нашей модели это означает, что между далекими точками "помещается" больше растягивающейся резины, что и приводит к большей скорости их взаимного удаления.

Таким образом, модель с шаром демонстрирует, что "разбегание галактик" — это не их собственное движение в пространстве, а следствие расширения самого пространства-времени, которое увлекает их за собой.

Ответ: Вывод состоит в том, что данный эксперимент моделирует расширение Вселенной. Он наглядно показывает, что все галактики (точки) удаляются друг от друга, причем скорость их удаления пропорциональна расстоянию между ними (аналогия закона Хаббла). Это происходит не из-за движения галактик в пространстве, а из-за расширения самого пространства. У этого процесса нет единого центра.