ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ

7 ตัวอย่างของปัญหาในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ

1. สะพานมีความยาว 200 เมตร หากผู้สังเกตการณ์อยู่บนเครื่องบินที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0,6 c (c = ความเร็วแสง) ขนานกับสะพาน ความยาวของสะพานที่สังเกตได้คือ…

ก. 233 ม.
ข. 200 ม.
ค. 180 ม.
ด. 160 ม.
120 ม. ตะวันออก

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
L_o = 200 เมตร
v = 0,6 c
ถาม ความยาวของสะพานที่สังเกตได้จากผู้สังเกตที่กำลังเคลื่อนที่ (L)
จาวาบ :

สูตรการหดตัวของความยาว :
ข้อสังเกต:
L = ความยาวของวัตถุในกรอบอ้างอิง
L_o = Pความยาวของวัตถุในกรอบอ้างอิงอื่น
ความยาวสะพานที่สังเกตได้ (L) :
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

2. จรวดที่มีความยาว L_o จรวดเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ½√3 c (c = ความเร็วแสง) เมื่อมองจากผู้สังเกตที่อยู่กับที่ ความยาวของจรวดจะเป็น...

ก. 0.25 ลิตร_o
บี. 0.5 ลิตร_o
ซี. 0.8 ลิตร_o
ง. 1.0 ลิตร_o
อี. 1.5 ลิตร_o

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
L_o = หลี่_o
v = 0,5√3 c
ถาม ความยาวของจรวดเมื่อมองจากผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่
จาวาบ :
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

3. ความยาวของวัตถุที่วัดโดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่เท่ากับ 12 เมตร ความยาวของวัตถุจะเป็นเท่าใดเมื่อวัดโดยผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0,8 c (c = ความเร็วแสง) เทียบกับวัตถุ?

ก. 12,6 ม.
ข. 12,2 ม.
ค. 9,6 ม.
ด. 7,2 ม.
6,0 ม. ตะวันออก

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
L_o = 12 เมตร
v = 0,8 c
ถาม : ความยาวของวัตถุเมื่อวัดโดยผู้สังเกตที่กำลังเคลื่อนที่ (L)
จาวาบ :

สูตรการหดตัวของความยาว :

ข้อสังเกต:
L_o = ความยาวของวัตถุเมื่อวัดโดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่
L = ความยาวของวัตถุเมื่อวัดโดยผู้สังเกตที่กำลังเคลื่อนที่
v = ความเร็วในการเคลื่อนที่ของผู้สังเกต
c = ความเร็วแสง

ความยาวของวัตถุเมื่อวัดโดยผู้สังเกตที่กำลังเคลื่อนที่ :
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

4. เหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้นเป็นเวลา 3 วินาที ตามการสังเกตของผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่ออกห่างจากเหตุการณ์ด้วยความเร็ว 0,8 c (c = ความเร็วแสง) ตามการสังเกตของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในช่วงเวลา…

ก. 5,0 วินาที
ข. 4,8 วินาที
C. 3,0 วินาที
ง. 1,8 วินาที
E. 1,2 วินาที

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
t_m = 3 วินาที
v = 0,8 c
ถาม ช่วงเวลาของเหตุการณ์ตามมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ (t)_m)
จาวาบ :
สูตรการยืดเวลา :

ข้อสังเกต:
t_m = ช่วงเวลาของเหตุการณ์ตามมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนที่
t_s = ช่วงเวลาของเหตุการณ์ตามมุมมองของผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่
ช่วงเวลาของเหตุการณ์ตามที่ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่สังเกต :

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

5. ความยาวของวัตถุที่วัดขณะเคลื่อนที่ลดลง 20 เซนติเมตร เมื่อเทียบกับความยาวที่วัดขณะหยุดนิ่ง ถ้าความยาวของวัตถุที่วัดขณะหยุดนิ่งคือ 1 เมตร และ c = ความเร็วแสง แล้วความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุคือ...
ก. 0,2 ซม.
ข. 0,3 ซม.
C. 0,4 c
ง. 0,6 ซม.
E. 0,8 c
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
L_o = 1 เมตร
L = 1 เมตร – 0,2 เมตร = 0,8 เมตร
ถาม : ความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุ (v)
จาวาบ :
สูตรการหดตัวของความยาว :

ข้อสังเกต:
 = ค่าคงที่
c = ความเร็วแสง
L_o = ความยาวของวัตถุเมื่ออยู่นิ่ง
L = ความยาวของวัตถุขณะเคลื่อนที่
ความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุ :

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

6. เครื่องบินลำหนึ่งมีความยาว 95 เมตรเมื่ออยู่นิ่งบนโลก เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ผู้สังเกตการณ์บนโลกจะเห็นความยาวของเครื่องบินเป็น 76 เมตร จงหาขนาดของความเร็ว v ...
ก. 0,25 ซม.
ข. 0,50 ซม.
C. 0,60 c
ง. 0,75 ซม.
E. 0,80 c
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
L_o = 95 เมตร
L = 76 เมตร
ถาม: ความเร็วของเครื่องบิน (v)
คำตอบ :
สูตรการหดตัวของความยาว:

ความเร็วของเครื่องบิน:

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

7. เพื่อให้ความยาวของวัตถุที่เคลื่อนที่เมื่อมองจากผู้สังเกตบนโลกเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวของวัตถุที่อยู่นิ่ง วัตถุนั้นจะต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว….. (√3 = 1,7)
ก. 0,50 ซม.
ข. 0,60 ซม.
C. 0,70 c
ง. 0,95 ซม.
E. 0.90 c
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
L = 0,5 ลิตร_o
ถาม: ความเร็วของวัตถุ (v)
คำตอบ :
ความเร็วของวัตถุ:

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

ที่มาของคำถาม:

ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา