avatar
Математическая эссенция
@math_essence
11.07.2026 04:22
Задача про лодку, которая ведёт к теории относительности

Для знакомства с теорией относительности неожиданно важной оказывается обычная школьная
задача про лодку, плывущую по реке.
Лодка плывёт со скоростью 5 км/ч относительно воды. Скорость течения — 3 км/ч.
Сначала пусть лодка проходит 4 км вниз по течению и затем возвращается обратно.
Вниз по течению её скорость равна 5+3=8 км/ч, значит, путь занимает 4/8=0,5 часа.
Вверх против течения скорость равна 5−3=2 км/ч, значит, обратный путь занимает 4/2=2 часа.
Итого туда-обратно: 2,5 часа.
За это время лодка прошла 8 км, поэтому её средняя скорость на всём пути равна 8/2,5=3,2 км/ч.
Заметим: собственная скорость лодки равна 5 км/ч, но средняя скорость туда-обратно по реке меньше. Течение помогает в одну сторону и мешает в другую, но помощь и помеха не компенсируются.

Теперь другая задача.
Та же лодка переплывает реку шириной 4 км и возвращается обратно. Нужно попасть точно в точку напротив, поэтому лодку приходится направить немного против течения.
Из всей скорости 5 км/ч часть уходит на компенсацию сноса. Течение имеет скорость 3 км/ч, значит, поперечная составляющая скорости равна
√(5²−3²)=4 км/ч.
Ширина реки 4 км, значит, путь на другой берег занимает 1 час. Обратно — ещё 1 час. Итого туда-обратно поперёк реки: 2 часа.
Получилось важное различие:
вдоль течения туда-обратно — 2,5 часа;
поперёк течения туда-обратно — 2 часа.
Одна и та же лодка, одна и та же река, одинаковое расстояние туда-обратно — но время зависит от направления.
А значит, если есть течение, его можно обнаружить, сравнив продольный и поперечный маршруты.
 
Именно эта школьная идея стоит за знаменитым опытом Майкельсона–Морли.
Если бы свет распространялся в неподвижном эфире, а Земля двигалась сквозь него, то возник бы аналог речного течения — «эфирный ветер». Свет вдоль движения Земли и свет поперёк этого движения должны были бы проходить свои пути за разные времена.
Интерферометр Майкельсона–Морли был устроен так, чтобы эту разницу заметить.
Но не заметил.
👍 28
🔥 11
5 30 1.2K

Обсуждение 5

Обсуждение не доступно в веб-версии. Чтобы написать комментарий, перейдите в приложение Telegram.

Обсудить в Telegram

Математическая эссенция

3.1K
Рассказываем о различных математических сюжетах, уделяя особое внимание наглядности и простоте изложения. В математических методах стремимся выделять основную идею, сущность, квинтэссенцию, аромат — essence.
Для связи пишите @math_essence_bot.
Открыть в Telegram