Номер 1, страница 267 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Творческие задания. § 73. Возможные сценарии эволюции Вселенной. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 1, страница 267.

ТВОРЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

1. Оцените расстояние от вашего дома до школы в метрах, а затем переведите это расстояние в световые года. Почему в обыденной жизни мы не измеряем расстояния в световых годах?

Оцените расстояние от вашего дома до школы в метрах, а затем переведите это расстояние в световые года.

Для выполнения этой задачи необходимо сделать предположение о расстоянии от дома до школы, так как оно является индивидуальным. Возьмем для примера среднее расстояние, которое может составлять 1,5 километра.

Дано:

Предполагаемое расстояние от дома до школы, $S = 1,5 \text{ км}$.

Скорость света в вакууме (фундаментальная физическая постоянная), $c \approx 299 792 458 \text{ м/с}$ (для расчетов округлим до $3 \times 10^8 \text{ м/с}$).

Продолжительность одного юлианского года, $t = 365,25 \text{ суток}$.

Переведем все данные в систему СИ:

$S = 1,5 \text{ км} = 1500 \text{ м}$

$t = 365,25 \text{ суток} \times 24 \text{ часа/сутки} \times 3600 \text{ с/час} = 31 557 600 \text{ с}$

Найти:

Расстояние от дома до школы в световых годах, $S_{ly}$.

Решение:

Световой год — это внесистемная единица длины, равная расстоянию, которое свет проходит в вакууме за один год. Рассчитаем, чему равен один световой год ($L_{ly}$) в метрах:

$L_{ly} = c \times t$

$L_{ly} \approx (3 \times 10^8 \text{ м/с}) \times (31 557 600 \text{ с}) \approx 9.467 \times 10^{15} \text{ м}$.

Для более точных расчетов используется стандартное значение $1 \text{ световой год} \approx 9.461 \times 10^{15} \text{ м}$.

Теперь, чтобы перевести расстояние от дома до школы в световые года, разделим это расстояние в метрах на количество метров в одном световом годе:

$S_{ly} = \frac{S}{L_{ly}} = \frac{1500 \text{ м}}{9.461 \times 10^{15} \text{ м}} \approx 1.585 \times 10^{-13} \text{ световых лет}$.

Это число можно записать как $0,0000000000001585$ световых лет.

Ответ: Если расстояние от дома до школы равно 1500 м, то в световых годах это расстояние составит примерно $1.585 \times 10^{-13}$ световых лет.

Почему в обыденной жизни мы не измеряем расстояния в световых годах?

В обыденной жизни мы не используем световые года для измерения расстояний, и на это есть несколько веских причин:

• Несоответствие масштаба. Световой год — это колоссальная единица длины, равная почти 9,5 триллионам километров. Она была введена для удобства измерения огромных расстояний в космосе, например, между звездами или галактиками. Использовать ее для измерения земных расстояний так же нелепо, как измерять рост человека в тысячах километров.
• Непрактичность получаемых чисел. Как показывает расчет выше, даже такое значительное для пешехода расстояние, как 1,5 км, в световых годах выражается невероятно малым числом ($1.585 \times 10^{-13}$). Оперировать в быту числами с таким количеством нулей после запятой крайне неудобно и контринтуитивно.
• Наличие удобных единиц. Для земных масштабов давно существуют и успешно применяются подходящие единицы измерения: метры и километры (а также мили, футы и т.д. в некоторых странах). Эти единицы соответствуют нашему повседневному опыту и позволяют выражать расстояния в удобных и легко воспринимаемых числах.

Выбор единицы измерения всегда продиктован соображениями практичности и соответствия масштабу измеряемой величины. Световые года идеально подходят для астрономии, но совершенно непрактичны для повседневной жизни на Земле.

Ответ: В обыденной жизни мы не измеряем расстояния в световых годах, потому что эта единица измерения слишком велика для земных масштабов, что делает ее использование непрактичным. Это приводит к получению крайне малых, неудобных для восприятия и расчетов дробных чисел, в то время как для бытовых нужд существуют гораздо более подходящие единицы — метры и километры.