1) Východiska STR 0 (Uloha), #483, kat. pos:1/9,
a) Vysvětlete pojmy "Inerciální vztažná soustava" a "Neinerciální vztažná soustava".
b) Pokud vás zavřou do vlaku bez oken, který jede dokonale rovnoměrně a přímočaře, jak lze poznat, zda vlak stojí nebo jede, případně jakou rychlostí?
c) Vysvětlete pojem "Galileův princip relativity".
d) Vysvětlete, co si fyzici v 19. století představovali pod pojmem "éter" ve vztahu k elektromagnetickému vlnění.
e) Vysvětlete, co chtěli Michelson a Morley změřit svým experimentem a co zjistili.
a) Vysvětlete pojmy "Inerciální vztažná soustava" a "Neinerciální vztažná soustava".
b) Pokud vás zavřou do vlaku bez oken, který jede dokonale rovnoměrně a přímočaře, jak lze poznat, zda vlak stojí nebo jede, případně jakou rychlostí?
c) Vysvětlete pojem "Galileův princip relativity".
d) Vysvětlete, co si fyzici v 19. století představovali pod pojmem "éter" ve vztahu k elektromagnetickému vlnění.
e) Vysvětlete, co chtěli Michelson a Morley změřit svým experimentem a co zjistili.
Řešení: a) inerciální soustava je taková, ve které platí 1. Newtonův zákon, čili zákon setrvačnosti. Ten platí v soustavách, které se pohybují rovnoměrně přímočaře. V neinerciálních soustavách (zrychlující či rotující soustavy) je potřeba zavádět "nepravé" síly (jako např. odstředivá síla), abychom vysvětlili pohyb těles.
b) Na základě žádného experimentu nelze poznat, zda vlak jede či stojí.
c) Tento princip říká, že zákony mechaniky jsou stejné ve všech inerciálních vztažných soustavách. Žádným mechanickým experimentem nelze odlišit stav klidu od stavu rovnoměrného přímočarého pohybu.
d) Fyzici se domnívali, že každé vlnění potřebuje ke svému šíření látkové prostředí (jako zvuk potřebuje vzduch). Éter byla hypotetická, nesmírně tuhá a zároveň průhledná látka, která měla vyplňovat celý vesmír a sloužit jako médium pro šíření světla (elektromagnetického vlnění). Světlo by se pak šířilo určitou rychlostí vůči éteru, ale pozorovatel pohybující se vůči éteru by už rychlost světla naměřil jinou.
e) Cílem Michelsonova-Morleyho experimentu bylo změřit rychlost pohybu Země vzhledem k nehybnému éteru. Očekávalo se, že rychlost světla měřená přístrojem se bude lišit v závislosti na tom, zda se měří ve směru pohybu Země nebo kolmo na něj. Experiment byl "úspěšným selháním". Nezjistil žádný rozdíl v rychlosti světla (výsledek byl nulový). Tím byla vyvrácena existence éteru a potvrzeno, že rychlost světla je ve všech směrech stejná, což se stalo jedním ze základních pilířů Einsteinovy speciální teorie relativity.
Výsledek: