ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 63.3: Основные следствия из постулатов теории относительности

План решения:

Для ответа на этот вопрос необходимо обратиться к фундаментальным принципам специальной теории относительности (СТО). В классической механике скорости складываются по закону Галилея, однако для света и тел, движущихся с околосветовыми скоростями, эти правила неприменимы. Ключевым постулатом СТО является постоянство скорости света в вакууме во всех инерциальных системах отсчёта.

Вычисление и обоснование:

Согласно второму постулату Эйнштейна, скорость распространения света в вакууме c не зависит от движения источника или наблюдателя. Это означает, что если первая комета испускает световой сигнал, то любой наблюдатель, находящийся в любой инерциальной системе отсчёта (включая систему, связанную со второй кометой), измерит скорость этого сигнала равной c.

Рассмотрим варианты ответов:

• Вариант 2) c+v и вариант 3) c+2v предполагают сложение скоростей по классическим законам, что противоречит экспериментальным фактам и теории относительности.
• Вариант 4) 2c+v также физически неверен, так как превышение скорости света невозможно.
• Вариант 1) c соответствует принципу инвариантности скорости света.

Даже если вторая комета движется навстречу первой со скоростью v, она всё равно будет воспринимать приближающийся световой поток со скоростью c. Релятивистский закон сложения скоростей подтверждает это: если скорость света в одной системе равна u=c, а система движется со скоростью v, то скорость света в другой системе u′ вычисляется как u′=u+v/1+uv/c²=c+v/1+cv/c²=c+v/1+v/c=c(c+v)/c+v=c.

Проверка:

Принцип постоянства скорости света является одним из двух основных постулатов СТО и многократно подтверждён экспериментами (например, опыт Майкельсона — Морли). Следовательно, правильный ответ — тот, который утверждает равенство измеряемой скорости света константе c, независимо от взаимного движения источников и приёмников.