Номер 25, страница 14, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Физика и физические методы изучения природы. Параграф 1. Физика — наука о природе - номер 25, страница 14.

Условие.

25. Какие происходящие в природе явления повторяются? Какие из них можно использовать для измерения времени?

Решение.

Решение

Какие происходящие в природе явления повторяются?

В природе существует множество повторяющихся, или циклических, явлений. Их можно условно разделить на несколько категорий:
• Астрономические явления: смена дня и ночи, которая вызвана вращением Земли вокруг своей оси; смена времен года, обусловленная обращением Земли вокруг Солнца; смена фаз Луны, происходящая из-за обращения Луны вокруг Земли. Эти циклы являются одними из самых заметных и стабильных в нашей повседневной жизни.
• Геофизические явления: морские приливы и отливы, которые происходят регулярно, как правило, дважды в сутки, под действием гравитационных сил Луны и Солнца.
• Биологические явления: биение сердца и дыхание у живых организмов, суточные (циркадные) ритмы сна и бодрствования, сезонные миграции птиц, ежегодное цветение растений.
• Физические явления на микроуровне: колебания атомов в кристаллической решетке твердых тел, а также переходы электронов между энергетическими уровнями в атомах. Последние сопровождаются излучением или поглощением электромагнитных волн строго определенной, постоянной частоты.

Ответ: В природе повторяются такие явления, как смена дня и ночи, смена времен года, фазы Луны, приливы и отливы, биение сердца, а также колебания атомов.

Какие из них можно использовать для измерения времени?

Для измерения времени можно использовать только те повторяющиеся явления, период которых (время одного полного цикла) является постоянным и не зависит или очень слабо зависит от внешних условий. Чем выше стабильность периода, тем точнее можно измерить время.

Исходя из этого критерия, для измерения времени подходят следующие явления:
1. Астрономические циклы. Исторически первыми эталонами времени стали именно они:
– Вращение Земли вокруг своей оси легло в основу определения суток. Деление суток на часы, минуты и секунды — это результат этого природного цикла.
– Обращение Земли вокруг Солнца используется для определения года и лежит в основе календаря.
– Обращение Луны вокруг Земли послужило основой для определения месяца.

2. Физические колебательные процессы. Для более точных измерений человек научился использовать другие, еще более стабильные природные явления, создавая на их основе приборы для измерения времени:
– Колебания маятника. Период его колебаний постоянен и зависит в основном от его длины. Этот принцип лег в основу маятниковых часов.
– Колебания кристалла кварца под действием электрического поля. Эти колебания имеют очень высокую стабильность частоты и используются в современных кварцевых часах и электронике.
– Колебания, связанные с процессами внутри атомов. Частота электромагнитного излучения, которое испускает атом (например, цезия-133) при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой, является фундаментальной физической константой. Эта частота чрезвычайно стабильна. Именно этот процесс лежит в основе современных атомных часов — самого точного инструмента для измерения времени. На основе этого явления дано современное определение секунды.

Такие явления, как биение сердца или дыхание, не подходят для точного измерения времени, так как их частота сильно меняется в зависимости от физической нагрузки, здоровья и эмоционального состояния.

Ответ: Для измерения времени можно использовать стабильные повторяющиеся явления. Наиболее важные из них: вращение Земли вокруг своей оси (сутки), обращение Земли вокруг Солнца (год). Для наиболее точных измерений используются принципы колебаний маятника, кристалла кварца и, в качестве современного эталона, колебания, связанные с переходами между энергетическими уровнями в атомах (основа атомных часов).