题目
在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s,若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s,则乙相对于甲的运动速度是( )。(c表示真空中光速)
在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s,若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s,则乙相对于甲的运动速度是( )。(c表示真空中光速)
题目解答
答案
(3/5) c
解析
步骤 1:确定时间膨胀公式
根据狭义相对论中的时间膨胀效应,当一个事件在相对于观察者运动的参考系中发生时,观察者测得的时间间隔会变长。时间膨胀公式为:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \]
其中,\(\Delta t'\) 是运动参考系中测得的时间间隔,\(\Delta t\) 是静止参考系中测得的时间间隔,\(v\) 是运动参考系相对于静止参考系的速度,\(c\) 是光速。
步骤 2:代入已知数值
根据题目,静止参考系中测得的时间间隔 \(\Delta t = 4\) s,运动参考系中测得的时间间隔 \(\Delta t' = 5\) s。代入时间膨胀公式:
\[ 5 = \frac{4}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \]
步骤 3:解方程求解速度
将方程两边同时乘以 \(\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),得到:
\[ 5 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = 4 \]
两边同时平方,得到:
\[ 25 \left(1 - \frac{v^2}{c^2}\right) = 16 \]
化简得到:
\[ 25 - \frac{25v^2}{c^2} = 16 \]
移项并化简:
\[ \frac{25v^2}{c^2} = 9 \]
\[ v^2 = \frac{9c^2}{25} \]
\[ v = \frac{3c}{5} \]
根据狭义相对论中的时间膨胀效应,当一个事件在相对于观察者运动的参考系中发生时,观察者测得的时间间隔会变长。时间膨胀公式为:
\[ \Delta t' = \frac{\Delta t}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \]
其中,\(\Delta t'\) 是运动参考系中测得的时间间隔,\(\Delta t\) 是静止参考系中测得的时间间隔,\(v\) 是运动参考系相对于静止参考系的速度,\(c\) 是光速。
步骤 2:代入已知数值
根据题目,静止参考系中测得的时间间隔 \(\Delta t = 4\) s,运动参考系中测得的时间间隔 \(\Delta t' = 5\) s。代入时间膨胀公式:
\[ 5 = \frac{4}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \]
步骤 3:解方程求解速度
将方程两边同时乘以 \(\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\),得到:
\[ 5 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} = 4 \]
两边同时平方,得到:
\[ 25 \left(1 - \frac{v^2}{c^2}\right) = 16 \]
化简得到:
\[ 25 - \frac{25v^2}{c^2} = 16 \]
移项并化简:
\[ \frac{25v^2}{c^2} = 9 \]
\[ v^2 = \frac{9c^2}{25} \]
\[ v = \frac{3c}{5} \]