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5-1 惯性系 S′ 相对另一惯性系 S 以速率 0.8c 沿 x 轴正向运动,在 S′ 系中测得两个事件的空间间隔为 △ x′=300m ,时间间隔为 △ t′=1.0×10-6s ,求 S 系中测得两个事件的空间间隔和时间间隔。 解:根据罗伦兹变换得 : 该题表明,在狭义相对论中,时间的测量与空间的测量密切相关,二者不再独立。. 5-2 火车以 100km/h 的速率相对于地面做匀速直线运动 , 车上的观察者测得火车长度为 0.3km, 地面上的观察者发现有两个闪电同时击中火车的两端,问车上的观察者测得闪电击中火车的两端的时间间隔是多少?
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5-1 惯性系S′相对另一惯性系S以速率0.8c沿x轴正向运动,在S′系中测得两个事件的空间间隔为 △x′=300m,时间间隔为 △t′=1.0×10-6s,求S系中测得两个事件的空间间隔和时间间隔。 解:根据罗伦兹变换得: 该题表明,在狭义相对论中,时间的测量与空间的测量密切相关,二者不再独立。
5-2 火车以100km/h的速率相对于地面做匀速直线运动,车上的观察者测得火车长度为0.3km,地面上的观察者发现有两个闪电同时击中火车的两端,问车上的观察者测得闪电击中火车的两端的时间间隔是多少? 解:已知:u=100×103/3600m/s,Δx’=300m, Δt=0, 根据尺缩效应,地面上的观察者测得火车的长度为:
5-6 在宇宙飞船上的人从飞船后端向前端的靶子发射一颗高速 子弹,此人测得飞船长60m,子弹的速率是0.8c,求飞船对地球 以0.6c的速率运动时,地球上的观测者测得子弹飞行的时间是 多少? 解:以飞船为s’系,地球为S系,则发射子弹、子弹射中靶子这两事件在飞船参照系(动系)的时间间隔和空间空间隔分别为Δt’ 和Δx’,依题意有: 则根据罗伦兹变换,得:
5-7 从地球上测得地球到最近的恒星半人马座α星的距离是 4.3×1016m,设一宇宙飞船以速率0.999c从地球飞向该星。 求(1)飞船中的观察者测得地球和该星间的距离为多少? (2)按地球上的钟计算,飞船往返一次需多少时间?若以 飞船上的钟计算,往返一次的时间又为多少? 解:(1)飞船上欲测得地球和α星的距离,需同时测定地球和 α星的坐标,依洛伦兹逆变换,有 (2)
5-11 如果将电子由静止加速到0.1c,需要对其做多少功?若将其由速率为0.8c加速到0.1c,需要对其做多少功? 解:根据动能定理,功等于粒子动能的增量,两种情况分别为:
5-15 固有长度为 的直尺以速率u相对于惯性系S沿x方向运动,在与其相对静止的惯性系 S′中测得它与 x′ 轴的夹角为 θ′, 试证明:对于S系的观测者来说,其长度和它与 x 轴的夹角θ分别为 解: ,
5-16 一静止棒长度为l,质量为m,若该棒沿其长度方向以速度u运动,则测得棒的密度为多少?该棒沿与棒长度垂直的方向以速度u运动,则测得棒的密度为多少? 解:两种情况分别为: