Номер 1, страница 238 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 8. Элементы теории относительности. Параграф 63. Основные следствия из постулатов теории относительности. Образцы заданий ЕГЭ - номер 1, страница 238.

Условие.

1. Формулы специальной теории относительности необходимо использовать при описании движения

1) только микроскопических тел, скорости которых близки к скорости света

2) только макроскопических тел, скорости которых близки к скорости света

3) любых тел, скорости которых близки к скорости света

4) любых тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света

Решение.

Решение 2.

1. Специальная теория относительности (СТО) является фундаментальной теорией пространства, времени и движения, которая обобщает классическую механику Ньютона. Необходимость использования формул СТО возникает тогда, когда скорость движения тела $v$ становится сопоставимой со скоростью света в вакууме $c$.

В основе расчетов СТО лежит лоренц-фактор $\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}$.

• При скоростях, много меньших скорости света ($v \ll c$), отношение $v^2/c^2$ очень мало, и лоренц-фактор $\gamma \approx 1$. В этом случае релятивистские эффекты (замедление времени, сокращение длины) пренебрежимо малы, и формулы СТО практически совпадают с формулами классической механики. Поэтому для описания движения тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света, достаточно использовать законы Ньютона (вариант 4 не подходит).
• Когда скорость тела приближается к скорости света ($v \to c$), лоренц-фактор $\gamma$ значительно возрастает, и релятивистские эффекты становятся существенными. В таких условиях для корректного описания движения необходимо применять именно формулы СТО.

Принципы специальной теории относительности универсальны и не зависят от размера объекта. Они применимы как к микроскопическим телам (например, к элементарным частицам, разогнанным в ускорителях), так и к макроскопическим телам (например, к гипотетическим релятивистским звездолетам). Следовательно, утверждения, ограничивающие применимость СТО только микроскопическими (вариант 1) или только макроскопическими (вариант 2) телами, неверны.

Таким образом, формулы СТО необходимо использовать при описании движения любых тел, скорости которых близки к скорости света.

Ответ: 3