Измерение скорости физических тел и скорости света
Формула скорости тела при равномерном движении. Векторная ее составляющая. Единицы измерения величины в интернациональной системе единиц. Астрономические и лабораторные методы определения скорости света. Проблематика его точного значения в разных средах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.12.2015 |
| Размер файла | 148,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Измерение скорости физических тел и скорости света
При равномерном движении тела (движение тела с неизменяющейся скоростью) скорость показывает, какой путь прошло тело за единицу времени. Используя понятие скорости можно сказать, что в приведенных примерах, тела движутся с различными скоростями. При равномерном движение значение скорости с течением времени остается постоянной. Если птица пролетает в течение 5 секунд путь, равный 25 метрам, то ее скорость будет равна 25м/5с=5 м/с (5 метров в секунду).
Чтобы определить скорость при равномерном движении, нужно путь, пройденный телом, разделить на промежуток времени, за который пройден данный путь.
Скорость = путь / время.
Данное правило превратится в формулу для расчета скорости, если записать принятые обозначения. v - скорость, s - путь, t - время. v= s/ t. Скорость тела при равномерном движении - это величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден телом. Пример 1. Комар за 30 секунд пролетел путь 5 м. Скорость комара равна v= s/ t = 5 м/30 с = 0,17 м/с. скорость равномерное векторная свет
В интернациональной системе единиц скорость принято измерять в метрах на секунду (м/с). Это значит, что за единицу скорости принята скорость такого равномерного движения, при котором за 1 секунду тело проходит путь, равный 1 метру. Скорость тела можно измерять в километрах в час (км/ч); километрах в секунду (км/с); сантиметрах в секунду (см/с) и др. Числовое значение скорости зависит от выбранной единицы измерения. Пример 2. 54 км/ч = 54000 м/3600 с = 15 м/с. 36 км/ч = 36000 м/3600 с = 10 м/с.
Скорость - векторная величина. Кроме числового значения она имеет направление. Вектор скорости всегда направлен в сторону движения тела. (см рисунок). Если тело движется неравномерно, то его движение характеризует понятие средней скорости. Для расчета средней скорости нужно разделить весь путь пройденный телом, на все время движения. Средняя скорости не поясняет, как двигалось тело в различные моменты времени в разные промежутки пути.
Говоря о движении, например, автомобиля, самолета, космического корабля, мы знаем, что скорость движения самолета больше скорости автомобиля, но меньше скорость космического корабля. Транспортные средства обычно имеют прибор, который показывает модуль или числовое значение скорости их движения (в автомобилях - спидометр). Скорость изображают направленным отрезком прямой (стрелки), длина которого в выбранном масштабе характеризует модуль скорости.
Скорость света определяется аналогично скорости распространения волн любой природы. Методы измерения скорости разделяются на астрономические и лабораторные.
Один из астрономических методов, метод Ремера, основан на наблюдении промежутков времени Т между двумя последовательными затмениями спутника Юпитера Ио. Запаздывание Т затмения в момент наибольшего удаления Земли от Юпитера по сравнению с моментом наибольшего сближения двух планет (точки Ю и 3) связано с тем, что свет, распространяясь с конечной скоростью с, проходит за время ЛГ расстояние, равное диаметру орбиты Земли Современные данные для ЛТ=16,5 мин приводят к значению с, близкому к с=300000 км/с.
В 1849 г. А. Физо поставил лабораторный опыт по измерению скорости света (см рис.). Свет от источника 5 проходил через прерыватель К (зубья вращающегося колеса) и, отразившись от зеркала 3, возвращался опять к зубчатому колесу.
Допустим, что зубец и прорезь зубчатого колеса имеют одинаковую ширину и место прорези на колесе занял соседний зубец. Тогда свет перекроется зубцом и в окуляре станет темно. Это наступит при условии, что время прохождения света туда и обратно:
t=2L/c
окажется равным времени поворота зубчатого колеса на половину прорези:
t2=T/(2N)=1/(2Nv).
Здесь L - расстояние от зубчатого колеса до зеркала; Т-период вращения зубчатого колеса; N - число зубцов;
v=1/T
- частота вращения. Из равенства t1=t2 следует расчетная формула для определения скорости света данным методом:
c=4LNv.
Используя метод вращающегося затвора, Физо в 1849 г. получил значение скорости света с = 3,13-10**5 км/с, что было совсем неплохо по тем временам. В дальнейшем использование различных затворов позволило существенно уточнить значение скорости света. Так, в 1950 г. получено значение скорости света (в вакууме), равное с= (299 793,1 ±0,25) км/с.
В XVII веке попытка измерить скорость света увенчалась успехом. Молодой датчанин Ремер заметил, что тень одной из лун Юпитера периодически появлялась на поверхности планеты на 16 минут 36 секунд раньше, чем при наблюдении в другое время года. Ремер решил, что причиной разницы во времени является то обстоятельство, что один раз в году Земля находится на кратчайшем расстоянии от Юпитера, а через шесть месяцев - в максимальном удалении. Ремер полагал, что разница в несколько минут равна времени, в течение которого свет пересекает земную орбиту. Разделив это расстояние на 16 минут 36 секунд, он получил 186 тысяч миль в секунду.
Только через сто семьдесят три года, в 1849 году, стало возможным измерение скорости света, проходящего между двумя точками на поверхности Земли. Выбрали расстояние в 10 миль. Французский ученый Физо поставил эксперимент, посылая импульсы света на удаленное зеркало и измерял время, требующееся на возвращение луча. Свет разбивался на импульсы следующим образом. Луч проходил сквозь промежутки между выступами на окружности быстро вращающегося диска. При достаточно быстром вращении диска импульс света доходил до зеркала и возвращался обратно как раз за то время, в течение которого диск поворачивался на небольшой угол - на ширину одного промежутка между выступами. На диске Физо было 720 выступов, и он делал 25 оборотов в секунду. Зная расстояние от источника света до зеркала и обратно, Физо подсчитал скорость света и получил 194 тысячи миль в секунду.
Примерно через 20 лет, когда Майкельсон преподавал в Аннаполисе, проблема измерения скорости света приобрела новое значение. Сформулированная Максвеллом электромагнитная теория света, с одной стороны, утверждала, что скорость света должна быть меньше в воде, чем в воздухе. С другой стороны, из корпускулярной теории Ньютона следовало, что скорость света в воде больше, чем в воздухе. В 60-е и 70-е годы XIX века выяснение этого противоречия стало наиболее актуальным исследованием в физике. Науке необходим был способ точного измерения скорости света в любой среде.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение единиц выражения скорости и приборов, которыми она измеряется. Определение зависимости скорости от времени для двух тел, скорости при равномерном движении. Исследование понятий механического движения, тела отсчета, траектории и пройденного пути.
презентация [1,2 M], добавлен 12.12.2011Разделение четырехмерного пространства на физическое время и трехмерное пространство. Постоянство и изотропия скорости света, определение одновременности. Расчет эффекта Саньяка в предположении анизотропии скорости света. Изучение свойств NUT-параметра.
статья [26,4 K], добавлен 22.06.2015Основные принципы геометрической оптики. Изучение законов распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представления о световом луче. Астрономические и лабораторные методы измерения скорости света, рассмотрение законов его преломления.
презентация [1,5 M], добавлен 07.05.2012Методика косвенного измерения скорости полета пули с помощью баллистического маятника. Закон сохранения полной механической энергии. Определение скорости крутильных колебаний. Формула для расчета погрешности измерений. Учет измерения момента инерции.
лабораторная работа [53,2 K], добавлен 04.03.2013Виды отображений в физике. Относительные скорости инерциальных систем. Эффекты, связанные с постоянством скорости света в инерциальных системах. Закон "преломления" луча. Эффекты при вращательном движении. Применение модифицированного преобразования.
реферат [181,9 K], добавлен 15.12.2009Видимое излучение и теплопередача. Естественные, искусственные люминесцирующие и тепловые источники света. Отражение и преломление света. Тень, полутень и световой луч. Лунное и солнечное затмения. Поглощение энергии телами. Изменение скорости света.
презентация [399,4 K], добавлен 27.12.2011Закон изменения угловой скорости колеса. Исследование вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Определение скорости точки зацепления. Скорости точек, лежащих на внешних и внутренних ободах колес. Определение углового ускорения.
контрольная работа [91,3 K], добавлен 18.06.2011Преобразование света при его падении на границу двух сред: отражение (рассеяние), пропускание (преломление), поглощение. Факторы изменения скорости света в веществах. Проявления поляризации и интерференции света. Интенсивность отраженного света.
презентация [759,5 K], добавлен 26.10.2013Использование законов кинематики поступательного и вращательного движения для определения скорости пули. Схема установки для определения скорости пули кинематическим методом. Формулы для определения частоты вращения дисков. Начало системы отсчета.
лабораторная работа [96,1 K], добавлен 24.10.2013Развитие представления о пространстве и времени. Парадигма научной фантастики. Принцип относительности и законы сохранения. Абсолютность скорости света. Парадокс замкнутых мировых линий. Замедление хода времени в зависимости от скорости движения.
реферат [21,5 K], добавлен 10.05.2009Построение схем управления по принципу времени в качестве датчиков. Электронные реле времени. Время разряда конденсатора. Электромеханическое и электромашинное реле скорости. Схема двигателя постоянного тока, используемого в качестве датчика скорости.
реферат [1004,2 K], добавлен 15.01.2012Понятие дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсии. Классическая теория дисперсии. Зависимость фазовой скорости световых волн от их частоты. Разложение белого света дифракционной решеткой. Различия в дифракционном и призматическом спектрах.
презентация [4,4 M], добавлен 02.03.2016Стандарты измерения интенсивности света. Основные единицы измерения интенсивности света. Телесный угол, световой поток, освещенность в точке поверхности. Вторичная яркость. Основные показатели светимости. Световая энергия. Сущность фотометрического тела.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Определение высоты и времени падения тела. Расчет скорости, тангенциального и полного ускорения точки окружности для заданного момента времени. Нахождение коэффициента трения бруска о плоскость, а также скорости вылета пульки из пружинного пистолета.
контрольная работа [95,3 K], добавлен 31.10.2011Расчет зенитного угла и его функции. Расчет по значению зенитного угла высоты максимума F-слоя, значения скорости ионизации в максимуме, значения константы скорости рекомбинации, электронной концентрации и критических частот. Расчет солнечного склонения.
практическая работа [37,3 K], добавлен 27.01.2010Анализ скорости звука в металлах методом их соударения, измерения времен соприкосновения и распространения волны. Измерения при соударении стержней одинаковых по размерам и материалу, из одинакового материала и одинакового сечения, но разной длины.
лабораторная работа [203,1 K], добавлен 06.08.2013Кинематика точки. Способы задания движения. Определение понятия скорости точки и методы ее нахождения. Выявление ее значения при естественном способе задания равномерного движения. Способ графического представления скорости в декартовой системе координат.
презентация [2,3 M], добавлен 24.10.2013Вычисление скорости молекул. Различия в скоростях молекул газа и жидкости. Экспериментальное определение скоростей молекул. Практические доказательства состоятельности молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модуль скорости вращения.
презентация [336,7 K], добавлен 18.05.2011Решение задачи на нахождение скорости тела в заданный момент времени, на заданном пройденном пути. Теорема об изменении кинетической энергии системы. Определение скорости и ускорения точки по уравнениям ее движения. Определение реакций опор твердого тела.
контрольная работа [162,2 K], добавлен 23.11.2009Определение средней скорости. Модули линейной скорости. Движение с ускорением. Применение законов Ньютона. Кинематический закон движения. Зависимость скорости от времени. Модуль импульса, закон сохранения энергии. Закон Дальтона и парциальное давление.
задача [340,1 K], добавлен 04.10.2011
