ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →
Fizyka · powtórka działu · kl. 4

Elementy fizyki relatywistycznej – powtórka do sprawdzianu

ogarniam.edu.pl · Fizyka · klasa 4 LOściąga z działu · próbny test: ogarniam.edu.pl/lo/4/fizyka/powtorka/elementy-fizyki-relatywistycznej/

Sprawdzian albo kartkówka z działu „Elementy fizyki relatywistycznej”? Przeczytaj ściągę, rozwiąż próbny test (9 pytań z odpowiedziami), a potem sprawdź się w teście z wynikiem i oceną.

Test z działu · 10 pytańPróbny sprawdzian na tej stronie ↓

Tematy w dziale

✎Ściąga z działu

Prędkość światła jest taka sama dla wszystkich (rozszerzenie)

  • s = c · t, czyli czas przelotu światła t = s przez c
  • Prędkość światła w próżni c ≈ 3,00·108 m/s ma taką samą wartość w każdym inercjalnym układzie odniesienia – niezależnie od ruchu źródła i obserwatora. Pomiary (m.in. doświadczenie Michelsona i Morleya z 1887 r.) nie wykryły zależności od ruchu Ziemi.
  • Oznaczenia: c — prędkość światła w próżni [m/s]; s — droga [m]; t — czas [s]; rok świetlny — droga światła w próżni w ciągu roku, ok. 9,46·1015 m.

Energia spoczynkowa, całkowita i pęd relatywistyczny (rozszerzenie)

  • E₀ = mc² oraz ΔE = Δm · c²
  • γ = 1 przez pierwiastek z 1 − v2 przez c2; E = γmc² = E₀ + Ek; Ek = (γ − 1)mc²; p = γmv; E² = E₀² + (pc)²
  • Oznaczenia: m — masa ciała [kg] (nie zależy od prędkości); c — prędkość światła, 3,00·108 m/s; E₀ — energia spoczynkowa [J].

Kiedy wystarczy mechanika klasyczna (rozszerzenie)

  • Ek ≈ mv2 przez 2 oraz p ≈ mv (gdy v ≪ c)
  • Oznaczenia: v — prędkość [m/s]; c — prędkość światła [m/s]; γ — współczynnik Lorentza; Ek — energia kinetyczna [J]; m — masa [kg]; p — pęd [kg·m/s].
  • Przykład 1 – dane: v = 0,1c.

?Próbny sprawdzian

Pytania z każdego tematu działu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź z wyjaśnieniem.

  1. Prędkość światła w próżni

    1. Azależy od prędkości źródła
    2. Bzależy od prędkości obserwatora
    3. Cjest taka sama w każdym inercjalnym układzie odniesienia
    4. Djest mniejsza niż w powietrzu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: jest taka sama w każdym inercjalnym układzie odniesienia – To podstawowa zasada fizyki relatywistycznej: c nie zależy od ruchu źródła ani obserwatora.

  2. Z pociągu jadącego 30 m/s świecimy latarką do przodu. Obserwator na peronie zmierzy prędkość światła

    1. Ac − 30 m/s
    2. B30 m/s
    3. Cc
    4. Dc + 30 m/s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: c – Światło ma prędkość c w każdym układzie inercjalnym, więc prędkości nie dodajemy klasycznie.

  3. Jak długo światło leci ze Słońca na Ziemię (1,5·1011 m)?

    1. Aok. 5 s
    2. Bok. 50 s
    3. Cok. 5000 s
    4. Dok. 500 s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: ok. 500 s – t = s/c = 1,5·1011 m / 3·108 m/s = 500 s.

  4. Energia spoczynkowa ciała o masie m to

    1. Am/c²
    2. Bmv²/2
    3. Cmc
    4. Dmc²
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: mc² – E₀ = mc² – energia, którą ciało ma nawet w spoczynku.

  5. Ile wynosi energia całkowita elektronu o Ek = 1 MeV (E₀ = 0,511 MeV)?

    1. A1,511 MeV
    2. B0,511 MeV
    3. C0,489 MeV
    4. D1 MeV
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 1,511 MeV – E = E₀ + Ek = 0,511 MeV + 1 MeV = 1,511 MeV.

  6. Ile wynosi γ dla E = 1,511 MeV i E₀ = 0,511 MeV?

    1. Aok. 0,34
    2. Bdokładnie 1
    3. Cok. 2,96
    4. Dok. 1,98
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: ok. 2,96 – γ = E/E₀ = 1,511 / 0,511 ≈ 2,96.

  7. Przybliżenie Ek ≈ mv²/2 jest dobre, gdy

    1. Amasa jest bardzo duża
    2. Bv ≈ c
    3. Cv ≪ c
    4. Dv = 0,9c
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: v ≪ c – Dla małych prędkości γ ≈ 1 + v²/(2c²), więc (γ − 1)mc² ≈ mv²/2.

  8. Dla v = 0,1c energia kinetyczna relatywistyczna różni się od klasycznej o około

    1. A80%
    2. B3 razy
    3. C0,8%
    4. D8%
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 0,8% – (γ − 1)mc² = 0,00504 mc², a klasycznie 0,00500 mc² – różnica poniżej 1%.

  9. Dla v = 0,9c wzór klasyczny daje energię kinetyczną

    1. Aprawie taką samą
    2. Bok. 3 razy większą
    3. Cok. 3 razy mniejszą niż relatywistyczna
    4. Ddokładnie dwa razy mniejszą
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: ok. 3 razy mniejszą niż relatywistyczna – Klasycznie 0,405 mc², relatywistycznie 1,29 mc², czyli stosunek ok. 3,2.

Sprawdzian już blisko? Zrób test z całego działu

10 losowych pytań z tematów działu, wynik w procentach i ocena od 1 do 6. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Test z działu · 10 pytańWszystkie tematy: Fizyka