题目
静止长度为90m的宇宙飞船以相对地球0.8c的速度飞离地球,一光脉冲从船尾传到船头.求:(1) 飞船上的观察者测得该光脉冲走的时间和距离;(2) 地球上的观察者测得该光脉冲走的时间和距离.
静止长度为90m的宇宙飞船以相对地球0.8c的速度飞离地球,一光脉冲从船尾传到船头.求:(1) 飞船上的观察者测得该光脉冲走的时间和距离;(2) 地球上的观察者测得该光脉冲走的时间和距离.
题目解答
答案
解: (1)飞船上的观察者测得该光脉冲走的时间

距离
(2) 地球上的观察者测得该光脉冲走的距离
时间
《大学物理》练习题 No.22 相对论动力学基础
班级 ____________ 学号 __________ 姓名 _________ 成绩 ________
解析
步骤 1:飞船上的观察者测得光脉冲走的时间
根据相对论,飞船上的观察者测得光脉冲走的时间为光脉冲在静止长度上的传播时间。光速为c,静止长度为90m,因此时间t' = L0 / c = 90m / c = 3.0 × 10^-7s。
步骤 2:飞船上的观察者测得光脉冲走的距离
飞船上的观察者测得光脉冲走的距离为飞船的静止长度,即s = L0 = 90m。
步骤 3:地球上的观察者测得光脉冲走的距离
地球上的观察者测得光脉冲走的距离为飞船的长度收缩后的长度。根据洛伦兹收缩公式,L = L0 * sqrt(1 - u^2 / c^2) = 90m * sqrt(1 - 0.8^2) = 54m。
步骤 4:地球上的观察者测得光脉冲走的时间
地球上的观察者测得光脉冲走的时间为光脉冲在地球上的传播时间。光速为c,地球上的观察者测得光脉冲走的距离为54m,因此时间t = L / c = 54m / c = 1.8 × 10^-7s。
根据相对论,飞船上的观察者测得光脉冲走的时间为光脉冲在静止长度上的传播时间。光速为c,静止长度为90m,因此时间t' = L0 / c = 90m / c = 3.0 × 10^-7s。
步骤 2:飞船上的观察者测得光脉冲走的距离
飞船上的观察者测得光脉冲走的距离为飞船的静止长度,即s = L0 = 90m。
步骤 3:地球上的观察者测得光脉冲走的距离
地球上的观察者测得光脉冲走的距离为飞船的长度收缩后的长度。根据洛伦兹收缩公式,L = L0 * sqrt(1 - u^2 / c^2) = 90m * sqrt(1 - 0.8^2) = 54m。
步骤 4:地球上的观察者测得光脉冲走的时间
地球上的观察者测得光脉冲走的时间为光脉冲在地球上的传播时间。光速为c,地球上的观察者测得光脉冲走的距离为54m,因此时间t = L / c = 54m / c = 1.8 × 10^-7s。