Формула часу в фізиці
Визначення і формула часу
У поняття часу відображаються такі властивості світу як постійний розвиток, зміна його в свідомості людини. Процеси йдуть в певній послідовності, при цьому мають певну тривалість.
Час - фізична величина, яка відображає властивість матеріальних процесів мати певну тривалість, слідувати один за одним у встановленій послідовності і розвиватися поетапно. Позначають час буквою t.
Особливості часу як фізичної величини
Час невіддільне від матерії і її руху, так як є її формою існування. Немає сенсу говорити про час самому по собі, так як у відриві від матеріальних процесів протягом часу стає беззмістовним. Тільки дослідження процесів, що відбуваються в матеріальному світі і їх взаємозв'язків, робить поняття часу фізично змістовним.
У низці процесів, що відбуваються в природі, особливе місце займають повторювані процеси (повторення днів і ночей, дихання, переміщення зірок на небосхилі і т. Д). Дослідження і порівняння подібних процесів між собою веде до ідеї про тривалості матеріальних процесів, порівняння їх тривалості призводить до ідеї про їх вимірі.
Еталоном вимірювання є періодичний процес, який називають годинами. Існують системи відліку, в яких можливе введення єдиного часу з достатньою для практики точністю. Введення єдиного часу добре підтверджується експериментом. Теорія дає можливість передбачити відхилення єдиного часу, що можна перевірити емпірично.
Тривалість фізичного процесу, який відбувається в деякій точці, визначають за допомогою годинника, які мають у своєму розпорядженні в тій же точці. При цьому застосовується пряме порівняння, порівнюються тривалості процесів, які течуть в одній точці. Вимірювання тривалості зводять до фіксації початку і закінчення даного процесу на шкалі процесу, який приймають за еталонний. При цьому говорять як про фіксацію свідчень годин в момент початку і закінчення процесу, і це не має відношення до фактичним місцем знаходження годин (процесу) в точці розгляду.
Синхронізація годин і вивчення законів поширення фізичних сигналів розвивалися паралельно, при цьому відбувалися взаємні уточнення і доповнення. Синхронізацію проводять за допомогою сигналів, які поширюються з кінцевою швидкістю. Цей метод використовує визначення постійної швидкості: якщо з точки, в якій годинник показує t0. виходить сигнал, що переміщається зі швидкістю v = const, то тоді, коли сигнал прийде в точку на відстані s, годинник в цій точці повинні показати час:
Така синхронізація узгоджується з синхронізацією з використанням світлових сигналів. Тоді годинник синхронізуються за формулою:
де c = +299792,4562 км / с - швидкість світла, яка не залежить від швидкості джерела і приймача в усіх напрямках простору однакова.
Особливості часу як фізичної величини
де - радіус-вектор в момент часу - радіус-вектор в момент часу.
Одиниці виміру часу
Основною одиницею виміру моменту сили в системах СІ і СГС є: [t] = c
Одиниці виміру часу ґрунтуються на періоді обертання Землі біля своєї осі і навколо Сонця, Луни навколо Землі. Позасистемні одиниці виміру часу: година, хвилина, добу і т.д.
Приклади розв'язання задач
Завдання. Рухи двох тіл задані рівняннями: і s1 (t) = 5t і s2 (t) = 150-10t. Знайдіть час зустрічі.
Рішення. У точці зустрічі s1 (t) = s2 (t). Прирівняємо праві частини функційx (t), маємо:
Завдання. Рух матеріальної точки, задано рівнянням: x = 4t-0,05t 2. В який момент часу, швидкість точки дорівнює нулю? Коефіцієнти мають розмірності: 4 м / с, 0,05 м / с 2. Зобразіть графіки залежності модуля прискорення від часу.
Рішення. В умовах задачі задана функція x (t), швидкість можна знайти як:
Прирівняємо швидкість до нуля, знайдемо час:
Визначимо, яка залежність модуля прискорення від часу, для цього візьмемо похідну по часу від функції v (t) (2.1):
Тоді графік залежності a (t) має вигляд:
