题目
某人测得一静止棒长为l,质量为m,于是求得此棒的线密度rho =dfrac (m)(1),假定此棒以速度v沿棒长方向运动,则此人再测棒的线密度应为多少?若棒在垂直长度方向上运动,则棒的线密度又为多少?
某人测得一静止棒长为l,质量为m,于是求得此棒的线密度
,假定此棒以速度v沿棒长方向运动,则此人再测棒的线密度应为多少?若棒在垂直长度方向上运动,则棒的线密度又为多少?
题目解答
答案
解:(1)沿棒长方向运动时:
,
,∴
(2)沿垂直长度方向运动时:
不变, 
∴
解析
步骤 1:沿棒长方向运动时的长度收缩
根据狭义相对论中的长度收缩效应,当物体沿其长度方向以速度v运动时,其长度会收缩。收缩后的长度$l'$可以通过以下公式计算:
$$l' = l \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$$
其中,$l$是物体在静止状态下的长度,$v$是物体的速度,$c$是光速。
步骤 2:沿棒长方向运动时的质量不变
根据狭义相对论,当物体沿其长度方向运动时,其质量$m$保持不变。因此,运动时的质量$m'$等于静止时的质量$m$。
步骤 3:沿棒长方向运动时的线密度计算
线密度$\rho'$可以通过运动时的质量$m'$除以收缩后的长度$l'$来计算:
$$\rho' = \frac{m'}{l'} = \frac{m}{l \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
因此,当棒沿其长度方向运动时,线密度会增加。
步骤 4:沿垂直长度方向运动时的长度不变
当物体沿垂直于其长度方向运动时,其长度$l$保持不变。因此,运动时的长度$l'$等于静止时的长度$l$。
步骤 5:沿垂直长度方向运动时的质量增加
根据狭义相对论中的质量增加效应,当物体沿垂直于其长度方向运动时,其质量会增加。增加后的质量$m'$可以通过以下公式计算:
$$m' = m \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
其中,$m$是物体在静止状态下的质量,$v$是物体的速度,$c$是光速。
步骤 6:沿垂直长度方向运动时的线密度计算
线密度$\rho'$可以通过运动时的质量$m'$除以不变的长度$l$来计算:
$$\rho' = \frac{m'}{l} = \frac{m}{l} \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
因此,当棒沿垂直于其长度方向运动时,线密度也会增加。
根据狭义相对论中的长度收缩效应,当物体沿其长度方向以速度v运动时,其长度会收缩。收缩后的长度$l'$可以通过以下公式计算:
$$l' = l \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}$$
其中,$l$是物体在静止状态下的长度,$v$是物体的速度,$c$是光速。
步骤 2:沿棒长方向运动时的质量不变
根据狭义相对论,当物体沿其长度方向运动时,其质量$m$保持不变。因此,运动时的质量$m'$等于静止时的质量$m$。
步骤 3:沿棒长方向运动时的线密度计算
线密度$\rho'$可以通过运动时的质量$m'$除以收缩后的长度$l'$来计算:
$$\rho' = \frac{m'}{l'} = \frac{m}{l \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
因此,当棒沿其长度方向运动时,线密度会增加。
步骤 4:沿垂直长度方向运动时的长度不变
当物体沿垂直于其长度方向运动时,其长度$l$保持不变。因此,运动时的长度$l'$等于静止时的长度$l$。
步骤 5:沿垂直长度方向运动时的质量增加
根据狭义相对论中的质量增加效应,当物体沿垂直于其长度方向运动时,其质量会增加。增加后的质量$m'$可以通过以下公式计算:
$$m' = m \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
其中,$m$是物体在静止状态下的质量,$v$是物体的速度,$c$是光速。
步骤 6:沿垂直长度方向运动时的线密度计算
线密度$\rho'$可以通过运动时的质量$m'$除以不变的长度$l$来计算:
$$\rho' = \frac{m'}{l} = \frac{m}{l} \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}$$
因此,当棒沿垂直于其长度方向运动时,线密度也会增加。