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第 3 题

飞船相对地球以恒定速度 vv 运动。飞船上同一位置发生的两个事件之间的固有时为 Δτ=2.0\Delta\tau=2.0 年。取光速 cc、v=0.8cv=0.8c,求地球系测得的时间间隔及飞船在此期间行进的距离。 每个阶段均用相应的守恒定律或运动方程描述;题中说明为恒定的量在该阶段保持不变。(a) 写出各阶段的控制物理关系。(b) 根据给定初始条件和约束求出所问物理量。(c) 检查结果的符号、量纲及其物理极限。 在此理想化下,明确所用守恒量及各力的方向,并利用阶段边界条件依次确定未知量。答案应以已知量表示,并对题目要求的每一项给出物理上允许的取值。 还应核对所用近似的适用条件,并确认所得结果与初态、末态条件相容。式中符号均指题干已经定义的物理量。 推导时须逐段应用相应关系,并明确采用的符号约定与物理条件。 对于每个结果,还要结合已知参数的范围判断其正负、大小及适用情形,不能仅给出未经解释的公式。 请逐项说明物理依据,并验证结果与题设约束一致。 并说明所选根的理由。
γ=11−0.82=53\gamma=\frac{1}{\sqrt{1-0.8^2}}=\frac53
problems.proof.analysis

代入给定速度得 γ=5/3\gamma=5/3。 该结论由选定的物理模型和给定初始条件推出;整个推导中必须保持符号约定一致。量纲检查可在解释结果前发现代数错误。

problems.proof.pitfall. 不要混淆正方向约定,也不要漏掉系统约束;得出结论前检查符号和单位。