地球上一观察者,看见一飞船A以速度2.5×103 m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞
地球上一观察者,看见一飞船4以速度2.5×108m/s从他身边飞过,另一飞船B以速度2.0×108m/s跟随A飞行.求:
设一宇宙飞船以a=9.8m·s-2的恒加速度沿地球径向北离地球而去,试估计由于谱线的频移,经多少时间,飞船的宇航员用肉眼观察不到地球上的霓虹灯发出的红色信号.
宇宙飞船从地球出发沿直线飞向某恒星,恒星距地球r=3×104ly(光年),对每一瞬时都与飞船连结在一起的坐标系来讲,前一半路程做匀加速直线运动,加速度a'=10m/s2,后一半路程以数值相同的加速度做匀减速运动。试问在飞船上测量,整个旅程经历了多少时间?计算时只取一级近似。
在固定于星球上的惯性系中观察一宇宙飞船正沿x轴飞行,在时间t时飞船的位置是x(t),当然在此系中飞船的速度与加速度是和假设运动是这样的:在飞船中的乘客所测定的飞船的运动加速度是常数,这意味着在任一瞬时变到一个惯性系中,使在此系中;这一瞬时飞船是静止的。设g是飞船在此坐标系中的此瞬时的加速度,现在假设每个瞬时定义的g为一常数,设g为给定的常数,已知在固定星体系中看到:当x=0时,飞船的初始速度vi=0,试问当飞船速度达到v时,飞行距离x为多少?v与光速c可以相比,因此要求用相对论运动学。
如图所示,一单色点光源在其静止的参考系∑'中向四周均匀地辐射光能量,其发光强度为I0,当该点光源相对于∑系中的观察者以速度V运动时,测得的发光强度将随观察方位而变。设∑系中的观察者位于P点,观察方向与点光源运动方向之间的夹角用θ表示。试求∑系中测得的发光强度I与角θ的关系。
在∑系中观察,速率都为的两个宇宙飞船沿直线相对飞行,平行轨道相距为d,如图a。(1)在∑系中,在二飞船行至彼此最接近的两点的瞬间,飞船A以的速率抛出一个小包。若在飞船A上观察,为了使飞船B接到这个小包,小包抛出的角度是多少?假设飞船A参考系的坐标轴与∑系的坐标轴平行,如图a所示,运动的方向平行于y轴;(2)在飞船A上的观察者看来,小包的速率是多少?
一电子(电荷量q=-1.6×10-19C,质量m=9.1×10-31kg)以1.2×107m/s的速度进入磁感强度为2.5×10-2T的匀强磁场。求电子所受洛伦兹力及在磁场中回转的周期。
一中子星,质量为太阳的2.00倍,自转周期为1.00s,密度均匀,若其自转速度每天慢10-9,损失的转动能都变成辐射,均匀辐射到太空中,试求地球上1.0m2的天线接收到的功率是多少?设它距离地球104光年.
关于隧道问题
已知隧道A1B1的长度为L1,火车A2B2的静长为L2>L1。
(1)如图所示,设火车以匀速度υ驶进隧道,使得地面系S1中的观察者发现A2与A1相遇时,B1与B2也相遇,试求υ值。
(2)引入随火车一起运动的惯性系S2,在S2系中的观察者必定认为A1与A2先相遇,而后B1与B2相遇,试求其间的时间间隔Δt2。
(3)设隧道A1端封闭,B1端有一大门。S1系中的观察者既然认定A2与A1相遇时B2与B1也相遇,便可在这一时刻把B1端的大门关闭,将火车A2B2装入隧道。设S2系不会因火车运动受阻而减速,即S2始终是一个惯性系。S2系的观察者认为A1与A2相遇后,需经Δt2时间,B1才与B2相遇,但又必须承认火车会被装入隧道这一事实。为此,S2系的观察者提出一种可能的物理模型来进行解释。
为简化,设隧道A1封闭端足够结实,形变可略,当A1封闭端与火车的A2端相遇时,即会带动A2端以υ速度朝着图的右方运动。
如果A2被带动的瞬间,火车的所有部位(包括B2端)都被以υ速率朝右带动,即若火车具有经典的刚性结构,则隧道不可能将火车关入。现在假设被带动事件在火车中以一恒定的有限速度u从A2端传递到B2端,便有可能在B2端被带动之前或被带动之时,B1已到达B2位置,则B1端的大门可将火车关入。
试先根据上述模型,确定u的可取值,再假设u是一个独立于υ和L2的火车内部结构参量,试证明u≤c。