ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 35.2: Постулаты специальной теории относительности
Физика; углубленное обучение — Касьянов В.А.
Мария Волкова, методист по физике Шпаргача обновлено 12 сентября 2026
Условие
Почему результаты эксперимента Майкельсона—Морли противоречили классическому закону сложения скоростей?
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
Для ответа на этот вопрос необходимо сопоставить предсказания классической механики (принцип Галилеевой относительности) с фактическими результатами эксперимента Майкельсона—Морли. Мы рассмотрим, как должна была бы вести себя скорость света в эфире согласно классическим представлениям и что было получено на практике.
Шаг 1. Классические ожидания: закон сложения скоростей
В конце XIX века считалось, что свет распространяется в гипотетической среде — «эфире», который заполняет всё пространство и неподвижен относительно Вселенной. Земля движется вокруг Солнца со скоростью v≈30 км/с.
Согласно классическому закону сложения скоростей Галилея, если источник или наблюдатель движутся относительно среды распространения волны, то измеряемая скорость волны меняется. Для света это означало бы:
- Если луч света движется по ходу движения Земли (вдоль вектора скорости планеты), его скорость относительно лаборатории должна быть равна c′=c-v.
- Если луч света движется против хода движения Земли, его скорость относительно лаборатории должна быть равна c′′=c+v.
- Если луч движется перпендикулярно к направлению движения Земли, его эффективная скорость составляла бы c⊥=c2-v2.
Таким образом, классическая физика предсказывала, что скорость света не является постоянной величиной для всех наблюдателей, а зависит от направления движения Земли через эфир.
Шаг 2. Суть эксперимента Майкельсона—Морли
Интерферометр Майкельсона был сконструирован так, чтобы сравнить время прохождения двух световых лучей по взаимно перпендикулярным плечам прибора длиной L. Один луч направлялся вдоль движения Земли, другой — перпендикулярно ему.
Разница во времени прохождения лучей (Δt) приводила бы к смещению интерференционных полос при повороте прибора на 90°. Ожидаемое смещение можно оценить как пропорциональное отношению квадратов скоростей: v2/c2.
При скорости Земли v≈30 км/с и скорости света c≈300 000 км/с отношение v/c≈10-4, а ожидаемый эффект должен был быть заметен на высокоточном оборудовании того времени.
Шаг 3. Результаты эксперимента и противоречие
Эксперимент показал нулевой результат : никакого смещения интерференционных полос при повороте прибора обнаружено не было. Это означало, что скорость света оказалась одинаковой во всех направлениях независимо от движения Земли.
Это прямо противоречило классическому закону сложения скоростей:
| Направление луча | Классическое предсказание | Результат эксперимента |
|---|---|---|
| По ходу движения Земли | c-v | c |
| Против хода движения Земли | c+v | c |
| Перпендикулярно движению | c2-v2 | c |
Классический закон гласит, что скорости складываются алгебраически. Если бы он работал для света, мы бы наблюдали разницу в скоростях. Отсутствие этой разницы доказало, что для электромагнитных волн (света) принцип Галилеевых преобразований неприменим.
Шаг 4. Вывод: переход к специальной теории относительности
Результаты эксперимента Майкельсона—Морли показали несостоятельность концепции эфира и классического закона сложения скоростей для света. Это привело Эйнштейна к формулировке второго постулата специальной теории относительности:
c=constСкорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от движения источника или приёмника. Таким образом, противоречие заключалось в том, что классическая механика требовала изменения скорости света при движении наблюдателя, тогда как эксперимент подтвердил её неизменность.
Классический закон сложения скоростей предсказывал, что скорость света должна зависеть от направления движения Земли относительно эфира (быть разной вдоль и поперёк движения). Эксперимент Майкельсона—Морли показал, что скорость света одинакова во всех направлениях и не зависит от движения Земли, что опровергло применимость классического закона к электромагнитным явлениям.
Ответ построен на логическом противопоставлении теоретических ожиданий классической механики и эмпирических данных эксперимента. Уделено внимание конкретным формулам сложения скоростей для разных направлений.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 35.2 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика; углубленное обучение», Касьянов В.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 35.2?
Краткий ответ: Классический закон сложения скоростей предсказывал, что скорость света должна зависеть от направления движения Земли относительно эфира (быть разной вдоль и поперёк движения). Эксперимент Майкельсона—Морли показал, что скорость света одинакова во всех направлениях и не зависит от движения Земли, что опровергло применимость классического закона к электромагнитным явлениям.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика; углубленное обучение», Касьянов В.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 35. Постулаты специальной теории относительности.
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.