Вариант 2, страница 30 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Самостоятельная работа. Элементы СТО. Элементы теории относительности - страница 30.
Вариант 2 (с. 30)
Условие. Вариант 2 (с. 30)
скриншот условия

Вариант 2
1. Атом, движущийся со скоростью $0.8c$, испускает фотон в направлении своего движения. Определите скорость фотона относительно атома.
2. 2 кг воды нагрели на 90 °C. На сколько при этом изменилась масса воды?
Решение. Вариант 2 (с. 30)
1.
Согласно второму постулату специальной теории относительности (принципу постоянства скорости света), скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от скорости движения источника или наблюдателя.
Атом является источником фотона. Следовательно, скорость фотона относительно системы отсчета, связанной с самим атомом, будет равна скорости света в вакууме $c$. Скорость движения атома ($0,8c$) относительно некоторой внешней системы отсчета не влияет на скорость света, измеренную в системе отсчета самого атома.
Это также можно подтвердить с помощью релятивистского закона преобразования скоростей. Если $v$ - скорость атома относительно лабораторной системы отсчета, а $u=c$ - скорость фотона в той же системе, то скорость фотона $u'$ относительно атома (в движущейся системе отсчета) находится по формуле:
$u' = \frac{u-v}{1 - \frac{uv}{c^2}}$
Подставляя значения $u=c$ и $v=0,8c$:
$u' = \frac{c - 0,8c}{1 - \frac{c \cdot 0,8c}{c^2}} = \frac{0,2c}{1 - 0,8} = \frac{0,2c}{0,2} = c$
Ответ: Скорость фотона относительно атома равна скорости света $c$ (приблизительно $3 \cdot 10^8$ м/с).
2.
Дано:
$m = 2$ кг
$\Delta T = 90$ °C
$c_в \approx 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$ (удельная теплоемкость воды)
$c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с (скорость света в вакууме)
Все данные представлены в системе СИ или в единицах, совместимых с СИ (изменение температуры в °C равно изменению в К).
Найти:
$\Delta m$
Решение:
Согласно специальной теории относительности, масса и энергия взаимосвязаны соотношением Эйнштейна $E = mc^2$. При нагревании тела его внутренняя энергия увеличивается, что приводит к увеличению его массы.
Изменение энергии тела $\Delta E$ связано с изменением его массы $\Delta m$ формулой:
$\Delta E = \Delta m \cdot c^2$
Количество теплоты $Q$, полученное водой при нагревании, равно изменению ее внутренней энергии:
$Q = \Delta E = c_в \cdot m \cdot \Delta T$
Приравнивая правые части двух выражений для изменения энергии, получаем:
$\Delta m \cdot c^2 = c_в \cdot m \cdot \Delta T$
Отсюда выражаем искомое изменение массы $\Delta m$:
$\Delta m = \frac{c_в \cdot m \cdot \Delta T}{c^2}$
Подставим числовые значения в формулу:
$\Delta m = \frac{4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C} \cdot 2 \, кг \cdot 90 \, °C}{(3 \cdot 10^8 \frac{м}{с})^2} = \frac{756000 \, Дж}{9 \cdot 10^{16} \frac{м^2}{с^2}}$
$\Delta m = \frac{7,56 \cdot 10^5}{9 \cdot 10^{16}} \, кг = 0,84 \cdot 10^{-11} \, кг = 8,4 \cdot 10^{-12} \, кг$
Ответ: Масса воды увеличилась на $8,4 \cdot 10^{-12}$ кг.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения Вариант 2 расположенного на странице 30 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению Вариант 2 (с. 30), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.