Задача. Знатокам СТО.

Сообщение №5057 от timer 28 января 2002 г. 13:07
Тема: Задача. Знатокам СТО.

Луч света в ракете направленный на противоположную стену отражается и возвращается в исходную точку.Этот опыт приводится обычно во всех учебниках для объяснения замедления времени в движущихся системах. Для наблюдателя внутри ракеты луч проходит расстояние 2s, а для внешнего наблюдателя луч движется по V-образной траектории, путь оказывается больше 2s, следовательно время в ракете течет медленнее.

Пусть в стенке ракеты имеется отверстие. В покоящейся системе отсчета установлен лазер, излучающий перпендикулярно направлению движения ракеты. Ракета движется, в какой-то момент времени луч проходит через отверстие и от него отсекается короткий импульс, который продолжает двигаться внутри ракеты и отражается от противоположной стены. Что увидят внутренний и внешний наблюдатели? Какие выводы сделает каждый из них о ходе часов?


Отклики на это сообщение:

> Луч света в ракете направленный на противоположную стену отражается и возвращается в исходную точку.Этот опыт приводится обычно во всех учебниках для объяснения замедления времени в движущихся системах. Для наблюдателя внутри ракеты луч проходит расстояние 2s, а для внешнего наблюдателя луч движется по V-образной траектории, путь оказывается больше 2s, следовательно время в ракете течет медленнее.

> Пусть в стенке ракеты имеется отверстие. В покоящейся системе отсчета установлен лазер, излучающий перпендикулярно направлению движения ракеты. Ракета движется, в какой-то момент времени луч проходит через отверстие и от него отсекается короткий импульс, который продолжает двигаться внутри ракеты и отражается от противоположной стены. Что увидят внутренний и внешний наблюдатели? Какие выводы сделает каждый из них о ходе часов?

Наблюдатель в системе лазера:
Видит луч поперек ракеты, упирающийся в ее корпус. Точка попадания луча движется по корпусу ракеты. В один прекрасный момент свет вдруг проходит в отверстие, и продолжает свое движение перпендикулярно оси ракеты к ее противоположной стенке. В следующий прекрасный момент луч перестает попадать в отверстие, но часть излучения, попавшая внутрь, продолжит свое движение перпендикулярно оси ракеты к ее противоположной стенке. Дойдя до противоположной стенки этот импульс отразится от нее и продолжит свое движение в обратном направленнии, также перпендикулярно оси ракеты. Естественно, дойдя до первой стенки, импульс обратно в отверстие не попадет, поскольку отверстия в этом месте больше нет.

Наблюдатель в системе ракеты:
Видит движущийса лазер, из которого исходит луч, направленный под углом к оси ракеты и упирающийся в ее корпус. Точка попадания луча движется по корпусу ракеты. В один прекрасный момент свет вдруг проходит в отверстие, и продолжает свое движение под тем же углом с осью ракеты к ее противоположной стенке. В следующий прекрасный момент луч перестает попадать в отверстие, но часть излучения, попавшая внутрь, продолжит свое движение под тем же углом с осью ракеты к ее противоположной стенке. Дойдя до противоположной стенки, данный импульс отразиться по V-образной траектории (в соответствии с равенством углов падения и отражения). Затем он продолжит свое движение к первой стенке. Дойдя до нее, в отверстие он, конечно, не попадет, поскольку двигался по V-образной траектории.

Относительно хода часов наблюдатели сделают те же выводы, которые описаны в школьном учебнике.


> > Луч света в ракете направленный на противоположную стену отражается и возвращается в исходную точку.Этот опыт приводится обычно во всех учебниках для объяснения замедления времени в движущихся системах. Для наблюдателя внутри ракеты луч проходит расстояние 2s, а для внешнего наблюдателя луч движется по V-образной траектории, путь оказывается больше 2s, следовательно время в ракете течет медленнее.

> > Пусть в стенке ракеты имеется отверстие. В покоящейся системе отсчета установлен лазер, излучающий перпендикулярно направлению движения ракеты. Ракета движется, в какой-то момент времени луч проходит через отверстие и от него отсекается короткий импульс, который продолжает двигаться внутри ракеты и отражается от противоположной стены. Что увидят внутренний и внешний наблюдатели? Какие выводы сделает каждый из них о ходе часов?

> Наблюдатель в системе лазера:
> Видит луч поперек ракеты, упирающийся в ее корпус. Точка попадания луча движется по корпусу ракеты. В один прекрасный момент свет вдруг проходит в отверстие, и продолжает свое движение перпендикулярно оси ракеты к ее противоположной стенке. В следующий прекрасный момент луч перестает попадать в отверстие, но часть излучения, попавшая внутрь, продолжит свое движение перпендикулярно оси ракеты к ее противоположной стенке. Дойдя до противоположной стенки этот импульс отразится от нее и продолжит свое движение в обратном направленнии, также перпендикулярно оси ракеты. Естественно, дойдя до первой стенки, импульс обратно в отверстие не попадет, поскольку отверстия в этом месте больше нет.

Т.е. для внешнего наблюдателя луч пройдет расстояние, равное 2s (где s-диаметр ракеты).

> Наблюдатель в системе ракеты:
> Видит движущийса лазер, из которого исходит луч, направленный под углом к оси ракеты и упирающийся в ее корпус. Точка попадания луча движется по корпусу ракеты. В один прекрасный момент свет вдруг проходит в отверстие, и продолжает свое движение под тем же углом с осью ракеты к ее противоположной стенке. В следующий прекрасный момент луч перестает попадать в отверстие, но часть излучения, попавшая внутрь, продолжит свое движение под тем же углом с осью ракеты к ее противоположной стенке. Дойдя до противоположной стенки, данный импульс отразиться по V-образной траектории (в соответствии с равенством углов падения и отражения). Затем он продолжит свое движение к первой стенке. Дойдя до нее, в отверстие он, конечно, не попадет, поскольку двигался по V-образной траектории.

Т.е. для наблюдателя внутри ракеты луч пройдет расстояние больше 2s.

> Относительно хода часов наблюдатели сделают те же выводы, которые описаны в школьном учебнике.

Разве Вы не заметили разницу между первой и второй задачами? Для первой задачи, когда источник находится внутри ракеты, внешний наблюдатель видит V-образную траекторию и путь луча больше 2s, внутренний видит, что луч прошел расстояние 2s (т.е. только два диаметра ракеты), а во второй задаче для внешнего наблюдателя луч прошел расстояние 2s, а для внутреннего луч идет по V-образной траетории, и путь больше 2s. Следовательно внешний наблюдатель сделает вывод, что в движущейся ракете время идет быстрее. Для внешнего наблюдателя пройдет только две единицы времени, а для внутреннего, например, пять.

Как быть?


> Т.е. для внешнего наблюдателя луч пройдет расстояние, равное 2s (где s-диаметр ракеты).

...

> Т.е. для наблюдателя внутри ракеты луч пройдет расстояние больше 2s.

Верно.

> > Относительно хода часов наблюдатели сделают те же выводы, которые описаны в школьном учебнике.

> Разве Вы не заметили разницу между первой и второй задачами? Для первой задачи, когда источник находится внутри ракеты, внешний наблюдатель видит V-образную траекторию и путь луча больше 2s, внутренний видит, что луч прошел расстояние 2s (т.е. только два диаметра ракеты), а во второй задаче для внешнего наблюдателя луч прошел расстояние 2s, а для внутреннего луч идет по V-образной траетории, и путь больше 2s. Следовательно внешний наблюдатель сделает вывод, что в движущейся ракете время идет быстрее. Для внешнего наблюдателя пройдет только две единицы времени, а для внутреннего, например, пять.

> Как быть?

Конечно заметил! Но видите ли, потому она и называется теорией ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, что обе системы координат в ней равноправны: нет никакой разницы, кто в ракете, а кто на полу стоит. Как ракету можно считать движущейся относительно лазера, так и лазер можно считать движущимся относительно ракеты.

Если же Вас смущает кажущаяся несимметрия между ходом часов двух наблюдателей, то хочу заметить:
Утверждать, что время в ракете ОБЪЕКТИВНО течет медленнее - неправильно! Также неправильно утверждать обратное: что на Земле время ОБЪЕКТИВНО течет медленнее.

Правильное утверждение состоит в том, что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ВНЕШНЕГО НАБЛЮДАТЕЛЯ время в ракете течет медленнее, чем собственное время наблюдателя. Точно также верно и другое утверждение: что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАБЛЮДАТЕЛЯ В РАКЕТЕ время на Земле течет медленнее, чем собственное время наблюдателя.

Если Вы проанализируете эти два утверждения, то увидите, что между ними нет логического противоречия: речь идет о независимых точках зрения двух наблюдателей.

Предвижу дальнейшие вопросы.
??? :-)


> > Т.е. для внешнего наблюдателя луч пройдет расстояние, равное 2s (где s-диаметр ракеты).

> ...

> > Т.е. для наблюдателя внутри ракеты луч пройдет расстояние больше 2s.

> Верно.

> > > Относительно хода часов наблюдатели сделают те же выводы, которые описаны в школьном учебнике.

> > Разве Вы не заметили разницу между первой и второй задачами? Для первой задачи, когда источник находится внутри ракеты, внешний наблюдатель видит V-образную траекторию и путь луча больше 2s, внутренний видит, что луч прошел расстояние 2s (т.е. только два диаметра ракеты), а во второй задаче для внешнего наблюдателя луч прошел расстояние 2s, а для внутреннего луч идет по V-образной траетории, и путь больше 2s. Следовательно внешний наблюдатель сделает вывод, что в движущейся ракете время идет быстрее. Для внешнего наблюдателя пройдет только две единицы времени, а для внутреннего, например, пять.

> > Как быть?

> Конечно заметил! Но видите ли, потому она и называется теорией ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, что обе системы координат в ней равноправны: нет никакой разницы, кто в ракете, а кто на полу стоит. Как ракету можно считать движущейся относительно лазера, так и лазер можно считать движущимся относительно ракеты.

> Если же Вас смущает кажущаяся несимметрия между ходом часов двух наблюдателей, то хочу заметить:
> Утверждать, что время в ракете ОБЪЕКТИВНО течет медленнее - неправильно! Также неправильно утверждать обратное: что на Земле время ОБЪЕКТИВНО течет медленнее.

> Правильное утверждение состоит в том, что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ВНЕШНЕГО НАБЛЮДАТЕЛЯ время в ракете течет медленнее, чем собственное время наблюдателя. Точно также верно и другое утверждение: что С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАБЛЮДАТЕЛЯ В РАКЕТЕ время на Земле течет медленнее, чем собственное время наблюдателя.

Относительность сохраняется, но время в движущейся системе отсчета во второй задаче, обратите внимание, течет быстрее, а не медленнее. А ведь на замедлении времени в ракете построен парадокс близнецов. Так во второй задаче близнец вернется на Землю старым, а не молодым.

> Если Вы проанализируете эти два утверждения, то увидите, что между ними нет логического противоречия: речь идет о независимых точках зрения двух наблюдателей.

> Предвижу дальнейшие вопросы.
> ??? :-)


> Относительность сохраняется, но время в движущейся системе отсчета во второй задаче, обратите внимание, течет быстрее, а не медленнее. А ведь на замедлении времени в ракете построен парадокс близнецов. Так во второй задаче близнец вернется на Землю старым, а не молодым.

Уважаемый timer, пожалуйста не примите мое замечание за наезд, но если Вы хотите получить ответы, постарайтесь формулировать вопросы, а не утверждения.

Утверждение о том, что "время в движущейся системе отсчета во второй задаче течет быстрее, а не медленнее", является некорректным.

Чтобы сформулировать корректное утверждение о времени, необходимо указать:
1. С точки зрения какого наблюдателя оно формулируется.
2. Где этот наблюдатель находится.
3. Применительно к какой системе отсчета он формулирует свое утверждение.


> > Относительность сохраняется, но время в движущейся системе отсчета во второй задаче, обратите внимание, течет быстрее, а не медленнее. А ведь на замедлении времени в ракете построен парадокс близнецов. Так во второй задаче близнец вернется на Землю старым, а не молодым.

> Уважаемый timer, пожалуйста не примите мое замечание за наезд,

Я как раз и понял это как наезд.

>но если Вы хотите получить ответы, постарайтесь формулировать вопросы, а не утверждения.

Вопрос сформулирован в задаче.

> Утверждение о том, что "время в движущейся системе отсчета во второй задаче течет быстрее, а не медленнее", является некорректным.

Это почему? А в первой задаче утверждение о замедлении времени корректно, т.к. это сказал Эйнштейн?

> Чтобы сформулировать корректное утверждение о времени, необходимо указать:
> 1. С точки зрения какого наблюдателя оно формулируется.

С точки зрения наблюдателя в системе отсчета лазера.

> 2. Где этот наблюдатель находится.

В системе отсчета лазера.

> 3. Применительно к какой системе отсчета он формулирует свое утверждение.

Применительно к системе отсчета лазера.

Если Вы ничего не поняли, то могли бы и не отвечать.


> > > Относительность сохраняется, но время в движущейся системе отсчета во второй задаче, обратите внимание, течет быстрее, а не медленнее. А ведь на замедлении времени в ракете построен парадокс близнецов. Так во второй задаче близнец вернется на Землю старым, а не молодым.

> > Уважаемый timer, пожалуйста не примите мое замечание за наезд,

> Я как раз и понял это как наезд.

> >но если Вы хотите получить ответы, постарайтесь формулировать вопросы, а не утверждения.

> Вопрос сформулирован в задаче.

> > Утверждение о том, что "время в движущейся системе отсчета во второй задаче течет быстрее, а не медленнее", является некорректным.

> Это почему? А в первой задаче утверждение о замедлении времени корректно, т.к. это сказал Эйнштейн?

> > Чтобы сформулировать корректное утверждение о времени, необходимо указать:
> > 1. С точки зрения какого наблюдателя оно формулируется.

> С точки зрения наблюдателя в системе отсчета лазера.

> > 2. Где этот наблюдатель находится.

> В системе отсчета лазера.

> > 3. Применительно к какой системе отсчета он формулирует свое утверждение.

> Применительно к системе отсчета лазера.

> Если Вы ничего не поняли, то могли бы и не отвечать.

"По моему, он хамит," - сказала одна голова другой...
В.М.Шукшин


Повторяю:
Если у Вас есть вопросы по СТО, я на них отвечу.
Если же Вы намерены изложить собственные выводы, то на мой интерес не расчитывайте.

P.S. С точки зрения наблюдателя, сидящего на лазере, время в системе покоя лазера течет как обычно: не быстрее и не медленнее. Непонятно только, причем тут ракета?


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100