题目
匀质细棒静止时的质量为mo,长度为mo,当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时,测得它的长为l,那么,该棒的运动速度v= ,该棒所具有的动能mo 。
匀质细棒静止时的质量为
,长度为
,当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时,测得它的长为l,那么,该棒的运动速度v= ,该棒所具有的动能
。
,长度为
,当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时,测得它的长为l,那么,该棒的运动速度v= ,该棒所具有的动能
。题目解答
答案
c \\sqrt{1-(l/l_{0})^{2}};m_{0}c^{2}(\\frac{l_{0}-l}{l})
解析
步骤 1:确定洛伦兹收缩公式
根据狭义相对论中的洛伦兹收缩公式,当物体沿其长度方向以速度v运动时,其长度会收缩。公式为:\(l = l_{0} \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),其中\(l_{0}\)是物体静止时的长度,\(l\)是运动时的长度,\(v\)是物体的速度,\(c\)是光速。
步骤 2:求解运动速度v
根据题目中给出的条件,将\(l\)和\(l_{0}\)代入洛伦兹收缩公式,解出\(v\)。即:\(l = l_{0} \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),解得:\(v = c \sqrt{1 - (\frac{l}{l_{0}})^2}\)。
步骤 3:计算动能
根据相对论动能公式,物体的动能\(E_k = m_0 c^2 (\frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} - 1)\),其中\(m_0\)是物体的静止质量。将\(v = c \sqrt{1 - (\frac{l}{l_{0}})^2}\)代入动能公式,化简得:\(E_k = m_0 c^2 (\frac{l_0 - l}{l})\)。
根据狭义相对论中的洛伦兹收缩公式,当物体沿其长度方向以速度v运动时,其长度会收缩。公式为:\(l = l_{0} \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),其中\(l_{0}\)是物体静止时的长度,\(l\)是运动时的长度,\(v\)是物体的速度,\(c\)是光速。
步骤 2:求解运动速度v
根据题目中给出的条件,将\(l\)和\(l_{0}\)代入洛伦兹收缩公式,解出\(v\)。即:\(l = l_{0} \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),解得:\(v = c \sqrt{1 - (\frac{l}{l_{0}})^2}\)。
步骤 3:计算动能
根据相对论动能公式,物体的动能\(E_k = m_0 c^2 (\frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} - 1)\),其中\(m_0\)是物体的静止质量。将\(v = c \sqrt{1 - (\frac{l}{l_{0}})^2}\)代入动能公式,化简得:\(E_k = m_0 c^2 (\frac{l_0 - l}{l})\)。