ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

1. ວັດຖຸທີ່ມີຄວາມຍາວ 60 ແມັດ ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍ ຄວາມ​ໄວ ຂອງ 0.6 c (c = ຄວາມໄວແສງ). ອີງຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ນິ້ງ, ຄວາມຍາວຂອງວັດຖຸແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ຄວາມຍາວທີ່ເໝາະສົມ (L)_o) = 60 ແມັດ

ຄວາມໄວຂອງວັດຖຸ (v) = 0.6 c

ຕ້ອງການ: ການຫົດຕົວຄວາມຍາວ (L)

c = ຄວາມ​ໄວ​ຂອງ​ແສງ​ໄດ້​

L_o = ຄວາມຍາວທີ່ເໝາະສົມ

L= ການຫົດຕົວຂອງຄວາມຍາວ

ການຫົດຕົວຄວາມຍາວ (L):

2. ເຫດການທີ່ສັງເກດເຫັນ by ຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ນິ້ງເປັນເວລາ 12 ວິນາທີ. ຊ່ວງເວລາແມ່ນຫຍັງ ຂອງ​ເຫດ​ການ​, ຕາມຜູ້ສັງເກດການຄົນໜຶ່ງ ຜູ້ທີ່ ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວ 0.8c (c = ຄວາມໄວຂອງແສງ).

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ໄລຍະເວລາຂອງເຫດການຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ນິ້ງ (t_s) = 12 ວິນາທີ

ຄວາມໄວຂອງຜູ້ສັງເກດການ (v) = 0.8 c

ຕ້ອງການ: ໄລຍະເວລາຂອງເຫດການຕາມ oເຊີບເວີທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວ 0.8 c (t_m)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ສົມຜົນຂອງການຂະຫຍາຍເວລາ:

t_s = ຊ່ວງເວລາຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ກັບທີ່

t_m = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເວລາຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ເຄື່ອນທີ່

ຊ່ວງເວລາຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ເຄື່ອນທີ່ (t)_m):

20 ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບທາງດ້ານແນວຄິດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ:

1. ຄໍາຖາມ: ຫຼັກຖານພື້ນຖານອັນໃດແດ່ທີ່ເປັນພື້ນຖານຂອງທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ?

ຕອບ: ສອງສົມມຸດຕິຖານຄື: (1) ກົດໝາຍຂອງຟີຊິກແມ່ນຄືກັນໃນທຸກກອບອ້າງອີງແບບ inertial, ແລະ (2) ຄວາມໄວຂອງແສງໃນສູນຍາກາດແມ່ນຄົງທີ່ ແລະ ບໍ່ຂຶ້ນກັບການເຄື່ອນທີ່ຂອງແຫຼ່ງທີ່ມາ ຫຼື ຜູ້ສັງເກດການ.

2. ຄໍາຖາມ: ການຂະຫຍາຍເວລາເກີດຂຶ້ນແນວໃດຕາມທິດສະດີພິເສດຂອງສຳພັນພາບ?

ຕອບ: ການຂະຫຍາຍເວລາໝາຍເຖິງປະກົດການທີ່ເວລາເບິ່ງຄືວ່າຈະເຄື່ອນທີ່ຊ້າລົງສຳລັບຜູ້ສັງເກດການທີ່ກຳລັງເຄື່ອນທີ່ເມື່ອທຽບກັບຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢຸດນິ້ງ, ເຊິ່ງກຳນົດໂດຍຄວາມສຳພັນ Δt' = Δt/√(1 – v²/c²), ບ່ອນທີ່ v ແມ່ນຄວາມໄວທຽບເທົ່າ ແລະ c ແມ່ນຄວາມໄວຂອງແສງ.

3. ຄໍາຖາມ: ການຫົດຕົວຂອງຄວາມຍາວແມ່ນຫຍັງ?

ຕອບ: ການຫົດຕົວຂອງຄວາມຍາວຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າວັດຖຸເບິ່ງຄືວ່າສັ້ນລົງໃນທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນຈາກມຸມມອງຂອງຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ກັບທີ່ ເມື່ອທຽບກັບຄວາມຍາວທີ່ເໝາະສົມຂອງມັນເມື່ອຢຸດນິ້ງ.

4. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີພິເສດຂອງສຳພັນພາບມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມພ້ອມໆກັນ?

ຕອບ: ເຫດການທີ່ປະກົດຂຶ້ນພ້ອມໆກັນສຳລັບຜູ້ສັງເກດການຄົນໜຶ່ງອາດຈະບໍ່ເກີດຂຶ້ນພ້ອມໆກັນກັບຜູ້ສັງເກດການຄົນອື່ນທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການເກີດຂຶ້ນພ້ອມໆກັນຈຶ່ງເປັນຍ້ອນປັດໄຈທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.

5. ຄໍາຖາມ: ຄຳວ່າ "ມວນສານສຳພັນນິຍົມ" ໝາຍຄວາມວ່າແນວໃດ?

ຕອບ: ມວນສານສຳພັນໝາຍເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງມວນສານທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງວັດຖຸເມື່ອຄວາມໄວຂອງມັນເຂົ້າໃກ້ຄວາມໄວແສງ. ມັນຖືກກຳນົດໂດຍ m = m₀/√(1 – v²/c²), ບ່ອນທີ່ m₀ ແມ່ນມວນສານສ່ວນທີ່ເຫຼືອ.

6. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີພິເສດຂອງສຳພັນພາບມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັນແນວໃດກັບພະລັງງານ ແລະ ມວນສານ?

ຕອບ: ຄວາມສຳພັນແມ່ນໃຫ້ໂດຍ E = mc², ຊີ້ບອກວ່າພະລັງງານ (E) ແລະມວນສານ (m) ແມ່ນທຽບເທົ່າກັນ ແລະສາມາດປ່ຽນເປັນກັນໄດ້.

7. ຄໍາຖາມ: ຄວາມໄວແສງ (c) ມີຄວາມສຳຄັນແນວໃດໃນທິດສະດີ?

ຕອບ: ໃນທິດສະດີພິເສດຂອງທິດສະດີສຳພັນພາບ, ຄວາມໄວຂອງແສງແມ່ນຄວາມໄວສູງສຸດທີ່ຂໍ້ມູນ ຫຼື ສານສາມາດເດີນທາງໄດ້, ແລະ ມັນຄົງທີ່ໃນທຸກໆກອບຄວາມเฉื่อย.

8. ຄໍາຖາມ: ເປັນຫຍັງວັດຖຸທີ່ມີມວນສານຈຶ່ງເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະໄປຮອດ ຫຼື ເກີນຄວາມໄວແສງ?

ຕອບ: ເມື່ອຄວາມໄວຂອງວັດຖຸເຂົ້າໃກ້ຄວາມໄວແສງ, ມວນສານສຳພັນຂອງມັນຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຕ້ອງໃຊ້ພະລັງງານທີ່ບໍ່ມີຂອບເຂດເພື່ອເລັ່ງມັນໃຫ້ມີຄວາມໄວແສງ.

9. ຄໍາຖາມ: ການເພີ່ມຄວາມໄວເຮັດວຽກແນວໃດໃນທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ?

ຕອບ: ບໍ່ເຫມືອນກັບກົນຈັກຄລາສສິກ, ຄວາມໄວບໍ່ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍກົງ. ຖ້າ u ແມ່ນຄວາມໄວຂອງວັດຖຸໜຶ່ງຕາມທີ່ສັງເກດເຫັນໃນເຟຣມທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວ v, ຫຼັງຈາກນັ້ນຄວາມໄວຂອງມັນຕາມຜູ້ສັງເກດການທີ່ຢູ່ກັບທີ່ແມ່ນ u' = (u + v) / (1 + uv/c²).

10. ຄໍາຖາມ: ການຫັນປ່ຽນ Lorentz ແມ່ນຫຍັງ?

ຕອບ: ການຫັນປ່ຽນ Lorentz ແມ່ນສູດຄະນິດສາດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພິກັດພື້ນທີ່ ແລະ ເວລາຂອງເຫດການໃນກອບຄວາມเฉื่อยໜຶ່ງກັບເຫດການໃນອີກກອບໜຶ່ງທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່ທຽບກັບອັນທຳອິດ.

11. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດມີຜົນກະທົບຕໍ່ການອະນຸລັກໂມເມນຕຳແນວໃດ?

ຕອບ: ໂມເມນຕຳຍັງຄົງຖືກຮັກສາໄວ້, ແຕ່ຄຳນິຍາມຂອງໂມເມນຕຳຈະກາຍເປັນໂມເມນຕຳແບບສຳພັນ, ລວມທັງຕົວຄູນຂອງມວນສານສຳພັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ: p = mv/√(1 – v²/c²).

12. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດເຂົ້າກັນໄດ້ກັບກົນຈັກຂອງນິວຕັນບໍ?

ຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ສຳລັບຄວາມໄວທີ່ນ້ອຍກວ່າຄວາມໄວແສງຫຼາຍ, ການຄາດຄະເນກ່ຽວກັບທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດຈະລວມເຂົ້າກັບການຄາດຄະເນຂອງກົນຈັກຂອງນິວຕັນ.

13. ຄໍາຖາມ: ຜົນກະທົບຂອງການຂະຫຍາຍເວລາຕໍ່ການແກ່ຕົວແມ່ນຫຍັງ?

ຕອບ: ບຸກຄົນທີ່ເດີນທາງດ້ວຍຄວາມໄວສຳພັນຈະແກ່ຊ້າກວ່າຜູ້ທີ່ຢູ່ນິ້ງໆ. ນີ້ແມ່ນ "ຄວາມຂັດແຍ້ງຂອງຄູ່ແຝດ" ບ່ອນທີ່ຄູ່ແຝດຄົນໜຶ່ງເດີນທາງດ້ວຍຄວາມໄວເກືອບແສງ ແລະ ກັບຄືນມາໄວກວ່າຄູ່ແຝດທີ່ຢູ່ທາງຫຼັງ.

14. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດກຳນົດນິຍາມພະລັງງານຄືນໃໝ່ໄດ້ແນວໃດ?

ຕອບ: ພະລັງງານທັງໝົດແມ່ນຜົນລວມຂອງພະລັງງານຢຸດນິ້ງຂອງວັດຖຸ (mc²) ແລະ ພະລັງງານຈົນຂອງມັນ. ເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາຢຸດນິ້ງ, ວັດຖຸຍັງມີພະລັງງານໂດຍອາໄສມວນສານຂອງມັນ.

15. ຄໍາຖາມ: ຕາມທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດແລ້ວ ມີສິ່ງໃດສາມາດເດີນທາງໄດ້ໄວກວ່າແສງບໍ?

ຕອບ: ບໍ່, ຄວາມໄວຂອງແສງແມ່ນຂີດຈຳກັດຄວາມໄວທົ່ວໄປ. Tachyons, ອະນຸພາກສົມມຸດຕິຖານທີ່ເດີນທາງໄວກວ່າແສງ, ບໍ່ສອດຄ່ອງກັບທິດສະດີ.

16. ຄໍາຖາມ: ມວນສານໄດ້ຮັບຜົນກະທົບແນວໃດໃນຄວາມໄວສຳພັນ?

ຕອບ: ເມື່ອຄວາມໄວຂອງວັດຖຸເຂົ້າໃກ້ຄວາມໄວແສງ, ມວນສານສຳພັນຂອງມັນຈະເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີຂອບເຂດ, ເຊິ່ງຕ້ອງການພະລັງງານຫຼາຍຂຶ້ນເລື້ອຍໆເພື່ອຄວາມເລັ່ງຕື່ມອີກ.

17. ຄໍາຖາມ: ຫຼັກການຂອງເຫດຜົນມີບົດບາດແນວໃດໃນທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ?

ຕອບ: ຫຼັກການຂອງເຫດ ແລະ ຜົນ, ບ່ອນທີ່ສາເຫດມາກ່ອນຜົນ, ຍັງຄົງຖືກຮັກສາໄວ້ໃນທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດ, ຊຶ່ງເປັນເຫດຜົນທີ່ຄວາມໄວຂອງແສງຈຳກັດແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ.

18. ຄໍາຖາມ: ເວລາອະວະກາດແມ່ນຫຍັງ?

ຕອບ: ເວລາອະວະກາດລວມສາມມິຕິຂອງອະວະກາດກັບມິຕິທີສີ່ຂອງເວລາເຂົ້າກັນເປັນຄວາມຕໍ່ເນື່ອງສີ່ມິຕິ, ເຊິ່ງຈຳເປັນສຳລັບຂອບຂອງທິດສະດີສຳພັນພາບ.

19. ຄໍາຖາມ: ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດມີທັດສະນະແນວໃດຕໍ່ອະວະກາດ ແລະ ເວລາຢ່າງແທ້ຈິງ?

ຕອບ: ທິດສະດີສຳພັນພາບພິເສດປະຕິເສດການມີຢູ່ຂອງອະວະກາດ ແລະ ເວລາຢ່າງແທ້ຈິງ. ທັງສອງຢ່າງແມ່ນສຳພັນກັນ ແລະ ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຂຶ້ນກັບສະພາບການເຄື່ອນທີ່ຂອງຄົນເຮົາ.

20. ຄໍາຖາມ: “ກອບອ້າງອີງແບບ inertial” ແມ່ນຫຍັງ?

ຕອບ: ກອບອ້າງອີງແບບ inertial ແມ່ນກອບທີ່ວັດຖຸຍັງຄົງຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່ ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າຈະມີແຮງພາຍນອກມາກະທົບ. ມັນເປັນກອບທີ່ກົດການເຄື່ອນທີ່ຂໍ້ທຳອິດຂອງນິວຕັນຍັງຄົງຢູ່.

ທິດສະດີພິເສດຂອງທິດສະດີສຳພັນພາບ, ເຊິ່ງນຳສະເໜີໂດຍ Albert Einstein, ໄດ້ປ່ຽນແປງຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບອະວະກາດ, ເວລາ, ພະລັງງານ ແລະ ວັດຖຸ. ຜົນສະທ້ອນຂອງມັນຂະຫຍາຍໄປສູ່ຫຼາຍຂົງເຂດຂອງຟີຊິກສາດສະໄໝໃໝ່ ແລະ ໄດ້ຮັບການຢັ້ງຢືນຈາກການທົດລອງແລ້ວ.