当火车速度非常接近光速时,相对地面的参考系来说,火车和它里面的一切物体沿运动方向将缩短得像薄纸片一样。火车上的人也认为地面上的一切物体都沿火车运动的方向变薄了。

当火车速度非常接近光速时,相对地面的参考系来说,火车和它里面的一切物体沿运动方向将缩短得像薄纸片一样。火车上的人也认为地面上的一切物体都沿火车运动的方向变薄了。

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当火车速度非常接近光速时,相对地面的参考系来说,火车和它里面的一切物体沿运动方向将缩短得像薄纸片一样。火车上的人也认为地面上的一切物体都沿火车运动的方向变薄了。
一列匀速直线前进的火车,车厢地板上A处有一盏灯,在灯的正上方车厢顶B处有一面镜子,AB的高为h。现在我们要完成一个光学实验:打开灯的开关,光信号从A到B,再由镜面反射回到A处。车厢里站着一个观测者小明;站台上站一个观测者小芳,如图所示。
请问小明和小芳所测得的光信号往返时间各是多少?它们相等吗?
答案
解:在车厢里的小明观测到,光信号走过的距离是2h,因此往返时间
而在站台上的小芳观测到,光信号走过的距离应为路径ACA",光信号在从灯传递到镜子的过程中,火车向前移动了一段距离,镜子已跟随车厢移动到C,灯也从A移动到D。光信号再从镜子反射到灯的过程中,灯已从D移动到A"。设火车的速度为v,小芳所测得的光信号往返时间为△T。根据光速不变原理,ACA"=c△T,应用勾股定理可得
这里用到了相对论的第二个假设,即对地面参考系来说,光速也是c
以上两式消去h可得
因为所以总有△T>△T"
这是一个令人吃惊的结论:光信号往返的时间,地面上的人(小芳)和车厢里的人(小明)测量的结果不一样,地面上的人测得的时间(△T)要比车厢里的人测得的时间(△T")长些
故小明观测的时间,小芳观测的时间,显然两者不相等
举一反三
π+介子是一种不稳定粒子,平均寿命是2.6×10-8 s (在自己的参考系中测得)。
(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动,那么在实验室坐标系中测量的π+介子寿命多长?
(2)π+介子在衰变前运动了多长距离?
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不定项选择关于质量和长度,下列说法中正确的是(   )A.物体的质量与位置、运动状态无任何关系,是物质本身的属性
B.物体的质量与位置、运动状态有关,只是在速度较低的情况下,忽略变化不计
C.物体的长度与运动状态无关,是物质本身的属性
D.物体的长度与运动状态有关,只是在速度较低的情况下,忽略变化不计
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你站在一根长木杆的中央附近,并且看到木杆落在地上时是两头同时着地(如图所示)。所以,你认为这根木杆是平着落到了地上。假设此时小红正以接近光速的速度从木杆前面掠过,她看认为木杆是向右倾斜着落地的,她的看
[     ]
A.对的
B.错的
C.她应感觉到木杆在朝她运动
D.她应感觉到木杆在远离她运动
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沿铁道排列的两电线杆正中央安装一闪光装置,光信号到达其中一电线杆称为事件1,到达另一电线杆称为事件2。从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来,两事件是否都是同时事件?
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不定项选择惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(   )A.B.C.D.
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