Fizyka dla każdego
Mechanika relatywistyczna · 1 min czytania

Zadanie 3 - Mechanika relatywistyczna - długość pręta

Opublikowano: 27.03.2011 · Ostatnio zmieniany: 22.08.2011
Wyślij link e-mailem Własna poczta Komentarze (2)

Oceń ten artykuł: od 1 do 5 gwiazdek
(3 głosy) . Średnia ocena: 4.67 z 5.

Kliknij gwiazdkę, aby od razu oddać ocenę. Klawiaturą wybierz gwiazdkę klawiszem Tab i naciśnij Enter lub spację. Jeden głos na materiał z danej przeglądarki.

Treść zadania

Dwa pręty o długościach spoczynkowych l1 = 1.0m i l2 = 2.0 m leżące na pewnej prostej poruszają się wzdłuż tej prostej z prędkościami v1 = 0.8c i v2 = 0.6c względem laboratoryjnego układu odniesienia odpowiednio, gdzie c oznacza prędkość światła w próżni. Wyznaczyć długość drugiego pręta w układzie odniesienia związanym z pierwszym prętem, gdy:
a) oba pręty poruszają się w tę samą stronę;
b) pręty poruszają się na przeciw siebie.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

 

Dane:
l_1=1m
l_2=2m
v_1=0.8c
v_2=0.6c

a)

Zgodnie z relatywistycznym odejmowaniem prędkości, prędkość drugiego pręta w układzie odniesienia związanym z pierwszym wynosi:

v^{'}_{a}=\frac{v_{1}-v_{2}}{1-\frac{v_{1}v_{2}}{c^2}}


v^{'}_{a}=\frac{0,8c-0,6c}{1-\frac{0,8c \cdot 0,6c}{c^2}}


v^{'}_{a}=\frac{0,2c}{1-\frac{0,48c^2}{c^2}}


v^{'}_{a}=\frac{0,2c}{0,52}


v^{'}_{a}=\frac{5}{13}c

Teraz pora wyznaczyć jego długość, jak wiemy zgodnie z STW zajdzie zjawisko nazywane skróceniem długości. Jako że mamy policzyć długość pręta w układzie odniesienia związanym z drugim prętem będziemy używać prędkości pierwszego pręta w układzie odniesienia związanym z drugim prętem, którą właśnie wyprowadziliśmy.

l_{0}=\frac{l^{'}_{a}}{\sqrt{1-\frac{ v^{2}_{a}}{c^2}}}
Pamiętajmy że to lo jest spoczynkową (podaną w zadaniu) długością pręta a l' mamy obliczyć. Trzeba więc przekształcić wzór, przy okazji podstawiając dane:

{l^{'}_{a}} = l_{2} \sqrt{1-\frac{ (\frac{5}{13}c)^{2}}{c^2}}


{l^{'}_{a}} = l_{2} \sqrt{1- \frac{25}{169}}


{l^{'}_{a}} = l_{2} \sqrt{\frac{144}{169}}


{l^{'}_{a}} = \frac{12}{13}l_{2} =\frac{24}{13}m




b)
Zgodnie z relatywistycznym dodawaniem prędkości, prędkość drugiego pręta w układzie odniesienia związanym z pierwszym wynosi:
v^{'}_{b}=\frac{v_{1}+v_{2}}{1+\frac{v_{1}v_{2}}{c^2}}


v^{'}_{b}=\frac{0,8c+0,6c}{1+\frac{0,8c \cdot 0,6c}{c^2}}


v^{'}_{b}=\frac{1,4c}{1+\frac{0,48c^2}{c^2}}


v^{'}_{b}=\frac{1,4c}{1,48}


v^{'}_{b}=\frac{35}{37}c

Teraz pora wyznaczyć jego długość, jak wiemy zgodnie z STW zajdzie zjawisko nazywane skróceniem długości. Jako że mamy policzyć długość pręta w układzie odniesienia związanym z drugim prętem będziemy używać prędkości pierwszego pręta w układzie odniesienia związanym z drugim prętem, którą właśnie wyprowadziliśmy.

l_{0}=\frac{l^{'}_{b}}{\sqrt{1-\frac{v^2_b}{c^2}}}
Pamiętajmy że to lo jest spoczynkową (podaną w zadaniu) długością pręta a l′ mamy obliczyć. Trzeba więc przekształcić wzór, przy okazji podstawiając dane:

{l^{'}_{b}} = l_{2} \sqrt{1-\frac{ (\frac{35}{37}c)^{2}}{c^2}}


{l^{'}_{b}} = l_{2} \sqrt{1- \frac{1225}{1369}}


{l^{'}_{b}} = l_{2} \sqrt{\frac{144}{1369}}


{l^{'}_{b}} = \frac{12}{37}l_{2} =\frac{24}{37}m


Standardowo, jeżeli są jakieś pytania prosimy o komentarze.

Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »

Ostatnie materiały autora

Wszystkie materiały autora »

Komentarze (2)

Oceny pozytywne: 0. Oceny negatywne: 0. Wynik: 0.
#2 dr inż. Paweł Troka
Cytat — jurek:
W obu przypadkach liczymy długośc pręta drugiego, to dlaczego w jednym przypadku za długośc spoczynkową podstawiona jest długośc pierwszego pręta ?
Bardzo słuszna uwaga, już poprawiliśmy, w treści było dobrze napisane ale źle podstawione we wzorze, dziękujemy za pomoc i jednocześnie przepraszamy za usterkę.
Cytuj Odpowiedz Zgłoś moderatorowi
Oceny pozytywne: 0. Oceny negatywne: 0. Wynik: 0.
#1 jurek
W obu przypadkach liczymy długośc pręta drugiego, to dlaczego w jednym przypadku za długośc spoczynkową podstawiona jest długośc pierwszego pręta ?
Cytuj Odpowiedz Zgłoś moderatorowi

Dodaj komentarz

Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto

☺ Emotikony

Zaznacz tekst i wybierz formatowanie lub użyj Ctrl/Cmd+B, I, U w polu komentarza. Znaczniki HTML nie są wykonywane.

Wybór wszystkich komentarzy obejmuje odpowiedzi. Powiadomienia wymagają potwierdzenia adresu; zrezygnujesz z nich przez link w wiadomości.

← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.