E 2009. máj. 13. E 2.

Három esszétéma közül kell választania egyet (az alábbi az egyik). Fejtse ki másfél‑két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.

2. A relativitási elv  

 

Aligha vitatható, hogy Einstein speciális relativitáselmélete a fizikatörténet egyik legnagyobb hatású eredménye. Az elmélet gyökerei a klasszikus fizikáig nyúlnak vissza. Az elmélet születésekor Einstein kiterjesztette Galilei mechanikában megfogalmazott relativitási elvét, és feltételezte a légüres térben terjedő fény sebességének határsebesség jellegét.  

Mit mond ki a Galilei által megfogalmazott relativitási elv?

Milyen tapasztalatot szerezhetnek a fény légüres térben mérhető sebességéről az egymáshoz képest egyenes vonalú egyenletes mozgást végző megfigyelők?

Mérési eredményüket hogyan befolyásolja relatív mozgásuk?

Ezek a tapasztalatok hogyan állnak összhangban az Einstein által kiterjesztett relativitás elvvel?

Mit jelent az, hogy a fény légüres térben mért sebessége határsebesség?

Milyen érdekes, új állítást fogalmaz meg az Einstein-féle relativitáselmélet egy olyan test mozgásáról, melyet állandó erővel, folyamatosan gyorsítunk?

Hogyan magyarázza ezt meg a relativitáselmélet?

a) A Galilei-féle relativitási elv:

4 pont

Az egymáshoz képest egyenes vonalú egyenletes mozgást végző vonatkoztatási rendszerekben a mechanika törvényei azonosak.

vagy:

Inerciarendszernek nevezzük azt a vonatkoztatási rendszert, melyben Newton törvényei érvényesek. Egy inerciarendszerhez képest egyenes vonalú egyenletes mozgást végző vonatkoztatási rendszer is inerciarendszer.

b) A megfigyelők relatív mozgásának hatása a fény tapasztalt sebességére:

3 pont

(A 3 pont akkor adható meg, ha a jelölt egyértelművé teszi, hogy a fény sebességét az egymáshoz képest mozgó megfigyelők, relatív sebességüktől függetlenül azonosnak tapasztalják, mérik.)

c) Összhang az Einstein-féle relativitás elvvel:

4 pont

Mivel az Einstein által kiterjesztett relativitási elv értelmében az egymáshoz képest egyenes vonalú egyenletes mozgást végző megfigyelők vonatkoztatási rendszereiben a fizikai állandók azonosak, ezért a fénysebességnek a megfigyelő mozgásától független volta a kiterjesztett relativitási elvből következik.

d) A légüres térben mért fénysebesség határsebesség jellege:

2 pont

A légüres térben mérhető fénysebességet nem lehet átlépni.

(Ha a vizsgázó nem említi, hogy a légüres térben mért fénysebesség a határsebesség, akkor maximum 1 pont adható.)

e) Állandó erővel gyorsított test sebességére vonatkozó megállapítás megfogalmazása:

Egy állandó erővel gyorsított test sebessége a test sebességének növekedésével egyre kisebb mértékben nő. A test sebessége a légüres térben mért fénysebességhez közelít, de azt nem érheti el.

(Ha a vizsgázó nem említi, hogy a légüres térben mért fénysebesség a határsebesség, csak egyszer vonható le 1 pont.)

2 pont

f) A sebességnövekedés lassulásának értelmezése:

3 pont

A sebesség növekedésével a test tömege is nő, ezért a test egyre nehezebben gyorsítható.

vagy:

Az állandó erő okozta lendületváltozás a sebesség növekedésével egyre kisebb sebességváltozást jelent.

Összesen: 18 pont