Prezentare radar pentru o lecție de fizică (clasa a 10-a) pe această temă. Fundurile noastre

La școală și la institut ne-au explicat că, dacă o navă zboară de pe Pământ cu viteza subluminii, lumina de pe Pământ ajunge la ea cu întârziere tot mai mare, iar pe navă se pare că timpul (toate procesele) de pe Pământ încetinește. ... Și se dovedește că Einstein spune doar despre iluzia „încetinirii” și „accelerării” timpului pentru diferiți observatori.

Aici se dovedește că, pe măsură ce timpul „a încetinit” atunci când s-a îndepărtat de Pământ, a „accelerat” și la întoarcerea pe Pământ. Dacă în primul caz semnalul a ajuns din urmă cu nava timp de cinci secunde, acum semnalul se întâlnește cu nava mai devreme cu aceleași 5 secunde. Nu există nici un Einstein cu relativitatea lui aici.
Înlocuiește Pământul cu Moscova în povestea ta, nava spatiala- cu trenul, destinația - Vladivostok, semnale - prin apeluri telefonice. Și va deveni imediat clar că nu există nici un miros de teoria relativității aici. Deși există într-adevăr un anumit efect, este complet nesemnificativ în comparație cu ficțiunea care apare în legenda ta.

Deci, ce este real? În realitate, există o mulțime de experimente care au testat SRT. Am ales-o pe cea mai simplă și mai înțeleasă. De fapt, nu am găsit un raport despre acest experiment. Dar cred că acest lucru este într-adevăr de o sută de mii de ori mai precis decât experimentul din 1938.

Fizicienii canadieni au cerut să folosească acceleratorul de la Institutul Max Planck (există unul în Germania). Esența experimentului: ionii de litiu sunt excitați de un laser și apoi se măsoară frecvența de radiație a acestor ioni. Numim frecvența numărul de „cocoașe”, aproximativ vorbind, ale undei emise pe unitatea de timp. În primul rând, frecvența este măsurată într-un cadru de referință staționar (de laborator). Obțineți valoarea f 0. Ionii sunt apoi accelerați într-un accelerator. Dacă teoria lui Einstein prezice corect dilatarea timpului, atunci într-un timp de, să zicem, 2 s într-un sistem de laborator, doar 1 s poate trece într-un sistem care se mișcă cu o anumită viteză. Prin excitarea ionilor de litiu în mișcare, obținem în acest caz frecvența radiației f 1, jumătate din mărime f 0. De fapt, asta au făcut canadienii. Și au găsit o abatere de la teorie de mai puțin de o zece milioane de secundă.

Dar nu asta ne interesează. Fundalul criticii filozofice a STR, GTR și mecanicii cuantice este interesant. Studiind „comentatorii” actuali ai persecuției fizicii în URSS, avem impresia că fizicienii sovietici nu erau străini de acea fizică. Adevărata problemă a fost că fizica secolului 20 s-a trezit într-o stare în care „materia a dispărut, au rămas doar ecuații”. Cu alte cuvinte, fizica a refuzat să caute modele ale realității materiale și, după ce a primit ecuații care descriu cu succes procesele, a început pur și simplu să inventeze interpretările lor. Și acest punct a fost înțeles la fel de bine atât de către fizicienii din URSS, cât și de către fizicienii din Occident. Nici Einstein, nici Bohr, nici Dirac, nici Feynman, nici Bohm... nimeni nu a fost mulțumit de această situație în fizica teoretică. Iar critica sovietică a luat adesea argumentele lui Made-in-Ottedov.

Voi încerca să ilustrez ce se înțelege prin model fizic SRT, de exemplu, spre deosebire de ea model matematic, construit de Lorentz și Poincaré, și într-o formă mai accesibilă - de Einstein. Ca exemplu, am ales modelul lui Gennady Ivchenkov. Permiteți-mi să subliniez că aceasta este doar o ilustrare. Nu mă angajez să-i apăr adevărul. Mai mult decât atât, SRT-ul lui Einstein este destul de impecabil din punct de vedere fizic.

Să ne uităm mai întâi la soluția lui Einstein. Potrivit SRT, timpul curge mai lent într-un sistem în mișcare decât într-unul staționar:

Atunci frecvența oscilațiilor (indiferent de ce) într-un sistem în mișcare (măsurată de un observator staționar) va fi mai mică decât într-unul staționar:

Unde ω ν este frecvența oscilațiilor într-un sistem în mișcare și ω 0 - nemişcat. Astfel, măsurarea frecvenței radiațiilor care a venit la un observator staționar dintr-un sistem în mișcare, în raport cu frecvențele ω ν / ω 0 puteți calcula viteza sistemului. Totul se dovedește simplu și logic.

modelul lui Ivcenkov

Să presupunem că două sarcini identice de aceeași dimensiune (de exemplu, doi electroni) interacționează, mișcându-se față de sistemul de coordonate din laborator în aceeași direcție cu aceeași viteză. V pe distanta r paralele între ele. Este evident că în în acest caz, Forțele Coulomb vor alunga sarcinile, iar forțele Lorentz se vor atrage. În acest caz, fiecare sarcină va zbura în câmpul magnetic creat de a doua încărcătură.

Forța totală (uneori numită forța Lorentz, deoarece el a fost primul care a obținut-o) este descrisă prin formula

În consecință, forța Lorentz de atracție a sarcinilor în mișcare (a doua parte a formulei), care au devenit curenti în timpul mișcării, va fi egală (în formă scalară):

Forța Coulomb care respinge sarcinile electrice va fi egală cu:

Iar viteza sarcinilor, la care forța de atracție este egală cu forța de respingere, va fi egală cu:

Prin urmare, când V< C Predomină forțele Coulomb, iar sarcinile de zbor nu sunt atrase, ci respinse, deși forța de respingere devine mai mică decât forța Coulomb și scade odată cu creșterea vitezei V in functie de dependenta:

Această formulă poate fi prezentată diferit:

Deci, am obținut dependența forței de interacțiune a sarcinilor în mișcare într-un sistem de laborator. În continuare, să luăm în considerare forma generala ecuația vibrațiilor, fără a intra în specificul acesteia (în acest caz, putem ține cont de modelul de Broglie pentru stările de bază și primele excitate ale atomului de hidrogen).

F = — ω 2 m q

acestea. frecvența radiației pentru o masă fixă a electronului și „deplasarea” acesteia este proporțională cu rădăcina pătrată a modulului de forță. În modelul nostru, detaliile structurii atomului nu sunt importante pentru noi; este important doar pentru noi să știm ce se va observa în cadrul de referință de laborator cu relația dintre forțele de interacțiune a sarcinii obținute mai sus. Prin urmare,

care coincide cu concluzia lui Einstein:

MIB nu este o „legendă”. Așa ne-a fost explicată teoria relativității la școală.

Același lucru se întâmplă nu numai cu lumina, ci și cu undele sonore.

Așa că vă spun cum ați fost „învățat”. Sau cum ai „învățat”? Vorbiți despre efectul Doppler, iar teoria relativității se bazează pe egalitatea sistemelor de referință inerțiale și pe finititudinea vitezei maxime a interacțiunilor. Aceste două prevederi sunt cele care dau naștere geometriei cu grupul Lorentz.

Din câte am citit, experimentul Michelson-Morphy a fost repetat o singură dată datorită complexității sale. În SUA la mijlocul secolului XX.

Dar nu acesta este ideea... ideea este interpretarea fizică (filosofică) a ecuațiilor SRT.

Nu Morphy, ci Morley.

Mai jos este o listă de articole conexe. În contextul fizicii, ultimele două articole sunt cele mai interesante. În contextul filosofiei, nu există nimic sensibil - tu însuți demonstrezi cine, cum și ce te-au învățat „filozofia” și „fizica”.

Dar de ce ar cădea nisipul mai încet într-un tren în mișcare, dacă Einstein însuși a scris că premisa de bază a teoriei sale este că procesele fizice din toate cadrele de referință inerțiale decurg în același mod.

Hmmm... Cum merge totul...

Să începem de la început, cu Principia lui Newton. Faptul că procesele fizice din toate cadrele de referință inerțiale decurg identic este descoperirea lui Galileo, nu a lui Newton și, mai ales, nu a lui Einstein. Cu toate acestea, Newton are un spațiu euclidian tridimensional parametrizat de variabilă t . Dacă considerăm această construcție ca un singur spațiu-timp, obținem geometria parabolică galileană (adică, o geometrie diferită atât de Lobaciovsky plat euclidian și hiperbolic, cât și de Riemann sferic). Caracteristică importantă Mecanica newtoniană - este permisă o viteză infinită de interacțiune. Aceasta corespunde grupului de transformări spațiu-timp galileene.

Acum Maxwell. Ecuațiile electrodinamicii nu permit o viteză infinită a interacțiunilor; câmpurile electromagnetice se propagă cu o viteză finită - viteza luminii Cu . Acest lucru dă naștere la un fapt neplăcut: ecuațiile lui Maxwell nu sunt transformate de grupul Galileo sau, după cum se spune, nu sunt invariante față de acest grup, ceea ce le slăbește brusc valoarea cognitivă decât dacă se găsește un grup specific pentru ele, trecând în limita Cu → ∞ la grupul Galileo. În plus, dorim să păstrăm principiul cauzalității, adică. pentru a evita situația în care într-un cadru de referință s-a produs deja un eveniment, dar în altele fie nu a avut loc încă, fie a avut loc chiar mai devreme. În esență, egalitatea vitezei luminii în toate cadrele de referință inerțiale este o consecință a principiului cauzalității. De aici apare cerința ca să existe o anumită cantitate, un anumit invariant, identic în toate cadrele de referință inerțiale. Un astfel de invariant s-a dovedit a fi expresia

s 2 = r 2 - (ct) 2

(Nu scriu în diferențe ca să nu te sperii). Această valoare se numește interval. După cum puteți vedea, aceasta este pur și simplu ipotenuza unui triunghi cu patru dimensiuni cu trei catete reale (spațiale) și un catete imaginar (temporal). Aici Cu — viteza maximă de interacțiune (o acceptăm viteză egală lumină, dar fizicienii au motive să se îndoiască că interacțiunile cu viteze mai mari nu există).

Intervalul conectează o pereche de evenimente în orice cadru de referință inerțial (IFR) și este același pentru aceeași pereche de evenimente în toate cadrele de referință (IFR). Urmează o chestiune de tehnologie. La trecerea de la un ISO la altul, coordonatele spațiale și temporale sunt transformate de grupul Lorentz, lăsând intervalul invariant. Transformările Lorentz sunt un grup de rotații ale triunghiului nostru în spațiu-timp 4-dimensional, astfel încât toate cele 4 coordonate se schimbă x, y, z, ict , dar lungimea ipotenuzei s ramane constant.

Când te străduiești Cu → ∞ Transformările Lorentz se transformă în transformări galileene.

Undeva pe degete. Dacă ați omis ceva sau v-ați exprimat incorect, sunați și întrebați.

Slide 2

Scop: pentru a determina relația dintre radio și radar, pentru a afla cum se propagă semnalul radio. Obiective: Aflați când a apărut primul radio și cine l-a inventat. Definiți semnalul radar și unde radio. Aflați ce determină acuratețea măsurătorilor undelor radio. Luați în considerare domeniile de aplicare a radarului. Trageți o concluzie despre propagarea semnalului. Ipoteza: este posibil sa controlezi traficul aerian fara a cunoaste principiile radarului?

Slide 3

De unde a început totul? În 1888 Fizicianul german Heinrich Rudolf Hertz a demonstrat experimental existența undelor electromagnetice. În experimentele sale a folosit o sursă radiatie electromagnetica(vibrator) și un element de recepție îndepărtat de acesta (rezonator) care reacționează la această radiație. Inventatorul francez E. Branly a repetat-o în 1890. Experimentele lui Hertz, folosind un element mai fiabil pentru detectarea undelor electromagnetice - un radioconductor. Omul de știință englez O. Lodge a îmbunătățit elementul de primire și l-a numit coerent. Era un tub de sticlă plin cu pilitură de fier.

Slide 4

Următorul pas a fost făcut de omul de știință și inventatorul rus Alexander Stepanovici Popov. Pe lângă coherer, dispozitivul său avea un sonerie electrică cu un ciocan care scutura tubul. Acest lucru a făcut posibilă primirea de semnale radio care transportă informații - cod Morse. De fapt, cu receptorul lui Popov, a început epoca creării de echipamente radio potrivite pentru scopuri practice. Receptorul radio al lui Popov. 1895 Copie. Muzeul Științei și Industriei. Moscova. Circuitul receptor radio Popov

Slide 5

Alexander Stepanovici Popov Născut în 1859. În Urali, în orașul Krasnoturinsk. A studiat la școala teologică elementară. În copilărie, îi plăcea să facă jucării și dispozitive tehnice simple. După absolvirea orelor de învățământ general, a intrat la Facultatea de Fizică și Matematică a Universității din Sankt Petersburg. După ce a absolvit cu succes în 1882. Universitatea, A.S. Popov a devenit profesor la clasa de ofițeri de mine din Kronstadt. Timp liber se dedică experimentelor fizice și studiului vibratii electromagnetice. În urma a numeroase experimente, el inventează primul receptor radio. 7 mai 1895 Popov a făcut un raport la o reuniune a Societății Ruse de Fizicochimice. Era ziua de naștere a radioului. În 1901 Popov a devenit profesor la Institutul Electrotehnic din Sankt Petersburg, iar în 1905. a fost ales director al acestui institut. A trebuit să lupte cu oficialii țariști pentru drepturile demografice ale studenților. Acest lucru a subminat puterea omului de știință și a murit brusc pe 13 ianuarie 1906.

Slide 6

De acord! Acel radio nu este doar comunicații radiotelefonice și radiotelegrafice, radiodifuziune și televiziune, ci și radiolocație, control radio și multe alte domenii de tehnologie care au apărut și se dezvoltă cu succes datorită invenției remarcabile a lui A. S. Popov. Ce este radarul?

Slide 7

Radar

Radar - detecție, definiție precisă locația și viteza obiectelor folosind unde radio. Un semnal de undă radio reprezintă oscilații electrice de ultra-înaltă frecvență propagate sub formă de unde electromagnetice. Viteza undelor radio, atunci unde R este distanța până la țintă. Precizia măsurării depinde de: Forma semnalului de sondare Energia semnalului reflectat Tipul de semnal Durata în timp a semnalului

Slide 8

Utilizarea radarului în vremea noastră

Agricultura si silvicultura: determinarea tipului de sol, a temperaturii, depistarea incendiilor. Geofizică și geografie: structura utilizării terenului, distribuția transportului, căutarea zăcămintelor minerale. Hidrologie: studiul contaminării suprafeței apei. Oceanografie: determinarea topografiei suprafețelor fundului mărilor și oceanelor. Afaceri militare și cercetare spațială: sprijin pentru zbor, detectarea țintelor militare.

Descrierea prezentării prin diapozitive individuale:

1 tobogan

Descriere slide:

2 tobogan

Descriere slide:

Radar (din cuvintele latinești „radio” - radiate și „lokatio” - locație) Radar - detectarea și determinarea precisă a poziției obiectelor folosind unde radio.

3 slide

Descriere slide:

În septembrie 1922, în SUA, H. Taylor și L. Young au efectuat experimente privind comunicațiile radio la unde decametre (3-30 MHz) peste râul Potomac. În acest moment, o navă a trecut de-a lungul râului, iar conexiunea a fost întreruptă – ceea ce i-a determinat să se gândească și la utilizarea undelor radio pentru a detecta obiectele în mișcare. În 1930, Young și colegul său Hyland au descoperit reflectarea undelor radio dintr-un avion. La scurt timp după aceste observații, au dezvoltat o metodă de utilizare a ecourilor radio pentru a detecta avioanele. Istoria dezvoltării radarului A. S. Popov în 1897, în timpul experimentelor privind comunicarea radio între nave, a descoperit fenomenul de reflectare a undelor radio din partea laterală a navei. Emițătorul radio a fost instalat pe podul superior al transportului „Europa”, care era ancorat, iar receptorul radio a fost instalat pe crucișătorul „Africa”. În timpul experimentelor, când crucișătorul „locotenentul Ilyin” a intrat între nave, interacțiunea instrumentelor s-a oprit până când navele au părăsit aceeași linie dreaptă.

4 slide

Descriere slide:

Fizicianul scoțian Robert Watson-Watt a fost primul care a construit în 1935 o instalație radar care putea detecta aeronave la o distanță de 64 km. Acest sistem a jucat rol imensîn protejarea Angliei de raidurile aeriene germane din timpul celui de-al Doilea Război Mondial. În URSS, primele experimente privind detectarea radio a aeronavelor au fost efectuate în 1934. Producția industrială a primelor radare puse în funcțiune a început în 1939. (Yu.B.Kobzarev). Robert Watson-Watt (1892 - 1973) Istoria creării radarului (RADAR - o abreviere pentru Radio Detection And Ranging, adică detecție și distanță radio)

5 slide

Descriere slide:

Radarul se bazează pe fenomenul de reflectare a undelor radio de la diferite obiecte. Reflexia vizibilă este posibilă de la obiecte dacă dimensiunile lor liniare depășesc lungimea lor unde electromagnetice. Prin urmare, radarele funcționează în intervalul de microunde (108-1011 Hz). Și, de asemenea, puterea semnalului emis ~ω4.

6 slide

Descriere slide:

Antenă radar Pentru radar, antenele sunt folosite sub formă de oglinzi metalice parabolice, în centrul cărora se află un dipol radiant. Datorită interferenței undelor, se obține radiații foarte direcționale. Se poate roti și schimba unghiul său, trimițând unde radio în direcții diferite. Aceeași antenă este conectată automat alternativ cu frecvența pulsului la emițător și la receptor.

7 slide

Descriere slide:

8 slide

Descriere slide:

Funcționarea radarului Emițătorul generează impulsuri scurte de microunde de curent alternativ (durata impulsului 10-6 s, intervalul dintre ele este de 1000 de ori mai mare), care prin comutatorul antenei intră în antenă și este emis. În intervalele dintre emisii, antena primește semnalul reflectat de la obiect, în timp ce se conectează la intrarea receptorului. Receptorul realizează amplificarea și procesarea semnalului primit. În cel mai simplu caz, semnalul rezultat este transmis către un tub de fascicul (ecran), care afișează o imagine sincronizată cu mișcarea antenei. Un radar modern include un computer care procesează semnalele primite de antenă și le afișează pe ecran sub formă de informații digitale și text.

Slide 9

Descriere slide:

S este distanța până la obiect, t este timpul de propagare a pulsului radio către obiect și înapoi.Determinarea distanței până la obiect Cunoscând orientarea antenei în timpul detectării țintei, se determină coordonatele acesteia. Prin modificarea acestor coordonate în timp, se determină viteza țintei și se calculează traiectoria acesteia.

10 diapozitive

Descriere slide:

Adâncimea de recunoaștere radar Distanța minimă la care poate fi detectată o țintă (timpul de propagare a semnalului dus-întors trebuie să fie mai mare sau egal cu durata impulsului) Distanța maximă la care poate fi detectată o țintă (timpul de propagare a semnalului dus-întors nu trebuie să să fie mai mare decât perioada de repetare a pulsului) - durata pulsului T-perioada de repetare a pulsului

11 diapozitiv

Descriere slide:

Folosind semnale pe ecranele radar, dispecerii aeroportului controlează mișcarea aeronavelor de-a lungul rutelor aeriene, iar piloții determină cu precizie altitudinea zborului și contururile terenului și pot naviga pe timp de noapte și în condiții meteorologice dificile. Aplicații radar de aviație

12 slide

Descriere slide:

Sarcina principală este de a monitoriza spațiul aerian, de a detecta și ținti ținta și, dacă este necesar, de a direcționa apărarea aeriană și aviația către aceasta. Principala aplicație a radarului este apărarea antiaeriană.

Slide 13

Descriere slide:

Rachetă de croazieră (vehicul aerian fără pilot cu lansare unică) Controlul rachetei în zbor este complet autonom. Principiul de funcționare al sistemului său de navigație se bazează pe compararea terenului unei anumite zone în care se află racheta cu hărți de referință ale terenului de-a lungul rutei sale de zbor, stocate anterior în memoria sistemului de control de la bord. Radioaltimetrul asigură zborul pe o rută prestabilită în modul de urmărire a terenului prin menținerea cu precizie a altitudinii de zbor: deasupra mării - nu mai mult de 20 m, deasupra solului - de la 50 la 150 m (la apropierea țintei - scădeți la 20 m). Corectarea traiectoriei de zbor a rachetei în timpul fazei de croazieră se realizează conform datelor din subsistemul de navigație prin satelit și subsistemul de corecție a terenului.

Slide 14

Descriere slide:

Tehnologia stealth reduce probabilitatea ca aeronava să fie urmărită de inamic. Suprafața aeronavei este asamblată din câteva mii de triunghiuri plate realizate dintr-un material care absoarbe bine undele radio. Fasciculul de localizare care cade pe acesta este împrăștiat, adică. semnalul reflectat nu se întoarce în punctul de unde a venit (la stația radar inamică). Avionul este invizibil

15 slide

Descriere slide:

Una dintre metodele importante de reducere a accidentelor este de a controla limita de viteză a vehiculelor pe drumuri. Poliția americană a folosit primele radare civile pentru a măsura viteza vehiculului la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial. Acum sunt folosite în toate țările dezvoltate. Radar pentru măsurarea vitezei vehiculului

Descrierea prezentării prin diapozitive individuale:

1 tobogan

Descriere slide:

2 tobogan

Descriere slide:

Radar (din cuvintele latinești „radio” - radiate și „lokatio” - locație) Radar - detectarea și determinarea precisă a poziției obiectelor folosind unde radio. rdinat

3 slide

Descriere slide:

4 slide

Descriere slide:

Fizicianul scoțian Robert Watson-Watt a fost primul care a construit în 1935 o instalație radar care putea detecta aeronave la o distanță de 64 km. Acest sistem a jucat un rol important în protejarea Angliei de raidurile aeriene germane în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. În URSS, primele experimente privind detectarea radio a aeronavelor au fost efectuate în 1934. Producția industrială a primelor radare puse în funcțiune a început în 1939. (Yu.B.Kobzarev). Robert Watson-Watt (1892 - 1973) Istoria creării radarului (RADAR - o abreviere pentru Radio Detection And Ranging, adică detecție și distanță radio)

5 slide

Descriere slide:

Radarul se bazează pe fenomenul de reflectare a undelor radio de la diferite obiecte. Reflexia vizibilă este posibilă de la obiecte dacă dimensiunile lor liniare depășesc lungimea de undă electromagnetică. Prin urmare, radarele funcționează în intervalul de microunde (108-1011 Hz). Și, de asemenea, puterea semnalului emis ~ω4.

6 slide

Descriere slide:

7 slide

Descriere slide:

8 slide

Descriere slide:

Slide 9

Descriere slide:

10 diapozitive

Descriere slide:

11 diapozitiv

Descriere slide:

12 slide

Descriere slide:

Slide 13

Descriere slide:

Slide 1

Slide 2

Radar (din cuvintele latinești „radio” - radiate și „lokatio” - locație) Radar - detectarea și determinarea precisă a poziției obiectelor folosind unde radio.

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Radarul se bazează pe fenomenul de reflectare a undelor radio de la diferite obiecte. Reflexia vizibilă este posibilă de la obiecte dacă dimensiunile lor liniare depășesc lungimea de undă electromagnetică. Prin urmare, radarele funcționează în intervalul de microunde (108-1011 Hz). Și, de asemenea, puterea semnalului emis ~ω4.

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Slide 15