infist

บทที่ 16 · คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

Problem 16.36 Challenge

หัวข้อ: ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (The Special Theory of Relativity)

นิสิตนั่งรถมาหาอาจารย์โดยประมาณว่านิสิตเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ 30.0 m/s ถ้าคิดว่านาฬิกาของนิสิตผ่านไป 5.00 hr และนาฬิกาสามารถวัดได้ละเอียดในระดับ μs จะสมเหตุผลหรือไม่ ถ้านิสิตอ้างว่าขณะอยู่ในรถ เวลาจากนาฬิกาของนิสิตจะ เดินช้ากว่านาฬิกาของอาจารย์ และเนื่องจากการยืดของเวลาตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ พิเศษจึงทำให้นิสิตมาพบอาจารย์ไม่ทันเวลา?
รูปประกอบโจทย์ 16.36
คำตอบ
ที่นาฬิกาสามารถวัดได้ \((μs)\) จึงสรุปได้ว่าข้ออ้างดังกล่าว ไม่สมเหตุผล \(\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

จาก \(Δt = γΔt_{0}\)

\(\Delta t =\frac{\Delta t_{0}}{1 -\frac{v^{2}}{c^{2}}}\)

\(_{-1/2}\)

\(\Delta t = \Delta t_{0}(1 -\frac{v^{2}}{c^{2}})\)

\(_{n}\)

จาก\((1\pm x)\approx 1\pm nx\) เมื่อ\(x\ll 1\) และ\(x=\frac{v^{2}}{c^{2}}\)

จะได้ \(Δt \approx Δt_{0}(1 + \frac{v^{2}}{2c^{2}})\)

\(\Delta t \approx \Delta t_{0} +\frac{v^{2}\Delta t_{0}}{2c^{2}}\)

\(\therefore \Delta t - \Delta t_{0} \approx \frac{v^{2}\Delta t_{0}}{2c^{2}}\)

\(\Delta t - \Delta t_{0} \approx \frac{(30.0 m/s)^{2}((5 hr)(3,600 s/hr))}{2(3.00\times 10^{8} m/s)^{2}}\)

\(\Delta t - \Delta t_{0} \approx 90.0 ps\)

เนื่องจากเวลาของนิสิตกับอาจารย์จะต่างกันเพียง \(90.0 ps\) ซึ่งน้อยกว่าความละเอียด

ที่นาฬิกาสามารถวัดได้ \((μs)\) จึงสรุปได้ว่าข้ออ้างดังกล่าว ไม่สมเหตุผล \(\;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (The Special Theory of Relativity)
16.32 16.33 16.34 16.35 16.37 16.38 16.39 16.40 16.41 16.42 16.43 16.44