Voorbeelden van vragen over de speciale relativiteitstheorie

7 voorbeelden van problemen met de speciale relativiteitstheorie

1. Een brug is 200 meter lang. Als een waarnemer in een vliegtuig dat met een snelheid van 0,6 c (c = de lichtsnelheid) parallel aan de brug beweegt, de waargenomen lengte van de brug observeert, dan is...

A. 233 m
B. 200 m
C. 180 m
D. 160 m
E. 120 m

Discussie
Het is bekend :
L_o = 200 meter
v = 0,6 c
gevraagd : Lengte van de brug gezien door een bewegende waarnemer (L)
Antwoorden :

formule voor lengtecontractie :
Informatie :
L = Lengte van het object in zijn referentiekader
L_o = Plengte van een object in een ander referentiekader
Waargenomen bruglengte (L) :
Het juiste antwoord is D.

2. Een raket met lengte L_o De raket beweegt met een snelheid van ½√3 c (c = lichtsnelheid). Gezien door een stilstaande waarnemer zal de lengte van de raket...

A. 0.25 L_o
B. 0.5 L_o
C. 0.8 L_o
D. 1.0 L_o
E. 1.5 L_o

Discussie
Het is bekend :
L_o =L_o
v = 0,5√3 c
gevraagd De lengte van de raket gezien door een stilstaande waarnemer.
Antwoorden :
Het juiste antwoord is B.

3. De lengte van een object, gemeten door een stilstaande waarnemer, is 12 m. Wat is de lengte van het object wanneer deze wordt gemeten door een waarnemer die met een snelheid van 0,8 c (c = lichtsnelheid) ten opzichte van het object beweegt?

A. 12,6 m
B. 12,2 m
C. 9,6 m
D. 7,2 m
E. 6,0 m

Discussie
Het is bekend :
L_o = 12 meter
v = 0,8 c
gevraagd : De lengte van een object gemeten door een bewegende waarnemer (L)
Antwoorden :

formule voor lengtecontractie :

Informatie :
L_o = Lengte van een object, gemeten door een stilstaande waarnemer
L = Lengte van het object gemeten door een bewegende waarnemer
v = Bewegingssnelheid van de waarnemer
c = Lichtsnelheid

De lengte van een object, gemeten door een bewegende waarnemer. :
Het juiste antwoord is D.

4. Volgens een waarnemer die zich met een snelheid van 0,8 c (c = de lichtsnelheid) van de gebeurtenis verwijdert, duurt een gebeurtenis 3 seconden. Volgens een stilstaande waarnemer duurt de gebeurtenis 3 seconden...

A. 5,0 s
B. 4,8 s
C. 3,0 s
D. 1,8 s
E. 1,2 s

Discussie
Het is bekend :
t_m = 3 seconden
v = 0,8 c
gevraagd : Het tijdsinterval van een gebeurtenis volgens een stationaire waarnemer (t_m)
Antwoorden :
Tijdsdilatatieformule :

Informatie :
t_m = Tijdsinterval van een gebeurtenis volgens een bewegende waarnemer
t_s = Tijdsinterval van de gebeurtenis volgens een stationaire waarnemer
Het tijdsinterval van de gebeurtenis volgens een stationaire waarnemer. :

Het juiste antwoord is D.

5. De lengte van een bewegend object neemt met 20 cm af ten opzichte van de lengte in rust. Als de lengte van een object in rust 1 m is en c de lichtsnelheid, dan is de snelheid waarmee het object beweegt...
A. 0,2 c
B. 0,3 c
C. 0,4 c
D. 0,6 c
E. 0,8 c
Discussie
Het is bekend :
L_o = 1 meter
L = 1 meter – 0,2 meter = 0,8 meter
gevraagd : Snelheid van de beweging van het object (v)
Antwoorden :
formule voor lengtecontractie :

Informatie :
 = Constant
c = Lichtsnelheid
L_o = Lengte van het object wanneer het stilstaat
L = Lengte van het object tijdens beweging
De snelheid waarmee het object beweegt :

Het juiste antwoord is D.

6. Een vliegtuig heeft een lengte van 95 m wanneer het stilstaat op aarde. Wanneer het vliegtuig met een snelheid v beweegt, is de lengte van het vliegtuig volgens een waarnemer op aarde 76 m. De grootte van de snelheid v is...
A. 0,25 c
B. 0,50 c
C. 0,60 c
D. 0,75 c
E. 0,80 c
Discussie
Het is bekend dat:
L_o = 95 meter
L = 76 meter
Gevraagd: Vliegtuigsnelheid (v)
Antwoord :
Formule voor lengtecontractie:

Vliegtuigsnelheid:

Het juiste antwoord is C.

7. Om ervoor te zorgen dat de lengte van een bewegend object, gezien door een waarnemer op aarde, gelijk is aan de helft van de lengte van een stilstaand object, moet het object met een snelheid van … bewegen (√3 = 1,7).
A. 0,50 c
B. 0,60 c
C. 0,70 c
D. 0,95 c
E. 0.90 c
Discussie
Het is bekend dat:
L = 0,5 L_o
Gevraagd: Snelheid van het object (v)
Antwoord :
Snelheid van het object:

Het juiste antwoord is C.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.