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长度收缩效应看动态物体速度越快长度越短为何我证明后就越长了?

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这里要说说如何测量一个物体的长度。
测量一个物体的长度有很多方法,其中有一个非常简单的方法,如下:我们在这个物体经过的方向上设立一个地面静止观察者,在物体的前端到达观察者的时候,观察者按下秒表,秒表开始计数。在这个物体的尾端到达观察者的时候,观察者再次按下秒表,秒表停止计数。这样我们就得到了这个物体经过观察者所需要的时间。把这个时间乘以这个物体的速度,就得到了这个物体的长度。
这时候,物体上的观察者也可以根据地面观察者到达车头和车尾分别计时,以此来乘以速度来得到物体的长度。
按照牛顿时空观,这两种方法测量出来的长度是完全相同的。然而,如果用满足光速不变的新的时空关系来看,这两个长度是不相等的。为什么?因为地面观察者的时间,和物体观察者的时间是不同的,而两者所观察到的相对速度,数值上是相等的(方向相反)。
我们设以地面为参照系的时候,物体的头、尾相继经过地面观察者的时刻差为Δt。那么地面观察者得到该物体的长度就是l=v×Δt。可是那个物体上的时间变慢了,这段过程对应的时间间隔,在物体上是Δt’。就如公式所说的,Δt’总是比Δt要小一些,也就是说,物体上的观察者所测量到的该物体的长度l’=v×Δt’,总比地面观察者测量的长度要小一些。反过来说,地面上测量到的该物体的长度,总比该物体上所测量到该物体的长度要长一些。我哪里错了?请大神解疑!


IP属地:山东1楼2019-03-15 00:11回复
    大佬们都知道前言~下次可以把你的证明多写一点(提个小建议不知道对不对)


    IP属地:北京2楼2019-03-15 00:22
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      长度的正规测法是“同时”标定车头和车尾的位置,然后测量两个标之间的距离,差异在于不同参考系的“同时”是不一样的,所以尺缩效应实际联系的是“同时的相对性”。


      来自iPhone客户端3楼2019-03-15 00:34
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        【壹 问题的来由】
        考虑一个简单但不失一般性的情况,地面系的观察者A站位与标杆相同,车厢系的观察者B站在车头,我们假定车头过标杆的时候,两人一起将计时器归零。
        鉴于楼主从A的视角考虑问题,我们不妨假定我们自己就是A。
        当前没有争议的部分:
        地面系:我们开始计时的同时,车头过杆,B开始计时;我们停止计时的同时,车尾过杆。
        车厢系:B开始计时的同时,车头过杆,我们开始计时;B停止计时的同时,车尾过杆。
        楼主有一个假定:
        地面系:车尾过杆的同时,B停止计时。也就是说我们与B同时停止计时,即通过我们的计时,加以参考系变换的钟慢效应,就能得到B停表时的示数,所以我们测得的时间比B长,所以我们测得的长度比B长。
        现在我们来看一下这个假定有没有问题。请注意,如果“两件事同时”在任意参考系成立,那么这两件事必须在同一地点发生,通常而言在某个参考系里同时的两件事在另一个参考系是不同时的,这就是“同时的相对性”。所以接下来我们谈“同时”的时候,一定会先声明参考系。
        (如果楼主理解钟慢的话,那么我假定你多少也听说过这个“同时的相对性”,我就不详细解释了)
        因为B站在车头,他与车尾有一定距离,所以如果在车厢系“车尾过杆”与“B停表”两件事同时,那么在地面系两件事就不同时。我们在地面系,“我们停表”与“车尾过杆”同时,而“车尾过杆”与“B停表”不同时,因此我们停表与B停表不同时,因此不能利用我们的计时加钟慢效应推断B停表的时机。
        【贰 定性讨论】
        那么在地面系看,B停表到底在我们之后还是之前?
        有请激光器…
        我们假设车厢里的某个位置固定着一台激光器,它在某个时刻发送了一个脉冲,恰好使得以下事件在车厢系同时发生:
        1. 车头收到激光,同时
        2. 车尾收到激光,同时
        3. 车尾过杆(我们停表,B停表)
        注意1和2意味着激光器一定在车厢正中。
        回到地面系,由于光速不变,我们会看到脉冲先到达车尾,于是这个过程在地面系看来是这样的:
        1. 车尾收到激光,同时
        2. 车尾过杆,同时
        3. 我们停表,然后
        4. 车头收到激光,同时
        5. B停表
        所以B停表在我们之后,也就是说即使考虑钟慢,我们测得的时间还是有可能比B短的。
        【叁 定量计算】
        下面我们来计算一下地面系何时看到B停表,再依此施加钟慢效应推断B的计时,以及B所了解的车长。
        假设车速是v,车长在地面系看是L,那么我们推算地面系有下列时间表:
        t=0,车头过杆,B开始计时
        t=L/v,车尾过杆,车尾收到激光,我们停表
        >>回溯>>
        t=L/v-L/2(c+v),激光器发射
        t=L/v-L/2(c+v)+L/2(c-v),车头收到激光,B停表
        最后的式子可以简化一下:
        t=γ^2 · L/v
        其中:
        γ=1 / sqrt(1-v^2/c^2)
        于是我们推断B在车厢系测得的时间(根据钟慢公式)为:
        t0=1/γ · t=γ · L/v
        换句话说我们推断B认为自己的车长(也即真实车长)为:
        L0=v · t0=γ · L
        此即正确的尺缩公式。


        来自iPhone客户端5楼2019-03-15 11:36
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          有个疑问 双生子悖论在这应用 地面观察者相对移动物体也是高速移动 为何不是地面观察者的钟时间变慢 为何是高速移动物体上的钟人变慢?


          IP属地:山东6楼2019-03-15 18:01
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            公式没错吧? 我怎么算出来速度越快,时间就越快?


            IP属地:湖北10楼2019-08-02 09:46
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              尺缩是指距离缩短,尺子变长。也就是说车子变长了,其实这让很多人都误解了。


              IP属地:广西来自Android客户端11楼2019-08-02 11:48
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                钟慢效应公式难道不是t=t0/√1-v²/c²?,不应该是除的吗,你这里是乘的,尺缩效应才是乘的吧


                12楼2019-08-02 12:14
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