狹義相對論在物體做圓周運動的時候適用嗎?如果不適用,為什麼那麼多算航天飛船時間的題

2022-06-29 21:11:35 字數 6307 閱讀 3784

1樓:

首先,請區分清楚你的航天飛船是參照系還是要描述的物體。

在任意慣性系裡可以運用狹義相對論的公式描述你的飛船,不管飛船做的是多麼複雜的運動。(只要把圓周運動微元成無數直線運動)。任意兩個不同慣性系間對於你飛船的不同描述也能通過狹義相對論得出。

不能用狹義相對論的公式描述飛船裡的人看到的現象。(除非飛船也是慣性系)

物體(相對某慣性系的)鐘慢效應對無論圓周運動還是任意複雜運動在狹義相對論前提下都是完全成立,不存在因為不是慣性系出現的差別,詳述可參閱朗道《場論》 (我手頭中文版只有本圖書館很老的版本,是在第一章「相對性原理」第3節「固有時」)

說點題外話。狹義相對論的「狹義」指的是在慣性系中描述物理規律,而不是在慣性系中描述勻速運動的物理規律 。一般認為解決雙生子佯謬必須用廣義相對論,這裡存在著一點誤解。

的確要正確解釋雙生子佯謬的問題是需要用廣義相對論,但是要得到雙生子佯謬的結果(兩人碰面時年齡分別是多少),只要留在地球上的一方可以看作慣性系,以及知道旅行者在該慣性中運動的描述,那麼完全可以用狹義相對論回答這個問題。

舉個例子說明這兩者的區別,阿喀琉斯追烏龜的那個佯謬,要解釋清楚的話至少需要極限和等比數列求和的知識,但如果只是問阿喀琉斯是否及何時可以追上烏龜,就只不過是個小學追及問題而已。

2樓:匿名使用者

跟太空梭的速度有關= =

在慢速下相對論也適用,但太過微弱,根本無法觀察到,

只有在高速下才有具體影響

3樓:匿名使用者

一般在狹義相對論中 速度大就會使得時鐘變慢. 如果在不考慮廣義相對論的前提下, 狹義相對論在圓周運動中是適用的. 涉及的題目其實意思一般是要強調鍾滿效應.

如果考慮圓周運動是有向心加速度和線加速度, 就不能用狹義相對論去討論. 因為不再是慣性系.

4樓:小寶

不適用。廣義相對論適用。

關於相對論的物理問題

5樓:匿名使用者

狹義相對論中,長度收縮與時間延緩效應僅取決於參考系的相對速度,所以地球與飛船做相對運動時,地球看到飛船的時間變慢,飛船看到地球的時間也變慢。所以說這是一個「相對效應」。

但是前提是兩個參考系必須都是慣性系。在這個情景裡,衛星作圓周運動,不是慣性系,因此狹義相對論是失效的。

廣義相對論認為引力場導致時空彎曲產生時間與長度的變化,在越強的引力場中,時間延緩的越多。地球表面的引力場自然比衛星的強,所以衛星上的時間酷愛。這個結論是正確的。

6樓:

那麼繞地球做勻速圓周運動的衛星在廣義相對論中是否是慣性參考系?

——對,是局域慣性系,如果忽略地球引力在衛星體積範圍內的微小的不均勻性的話。

以全球定位系統(gps)衛星為例——

gps衛星攜帶著原子鐘,它們計時極為準確,誤差不超過十萬億分之一,即每天的誤差不超過10納秒(1納秒等於10億分之一秒),並不停地發射無線電訊號報告時間和軌道位置……

gps衛星以每小時14000千米的速度繞地球飛行。根據狹義相對論,當物體運動時,時間會變慢,運動速度越快,時間就越慢。因此在地球上看gps衛星,它們攜帶的時鐘要走得比較慢,用狹義相對論的公式可以計算出,每天慢大約7微秒。

gps衛星位於距離地面大約2萬千米的太空中。根據廣義相對論,物質質量的存在會造成時空的彎曲,質量越大,距離越近,就彎曲得越厲害,時間則會越慢。受地球質量的影響,在地球表面的時空要比gps衛星所在的時空更加彎曲,這樣,從地球上看,gps衛星上的時鐘就要走得比較快,用廣義相對論的公式可以計算出,每天快大約45微秒。

在同時考慮了狹義相對論和廣義相對論後,gps衛星時鐘每天還要快上大約38微秒,這似乎微不足道,但是如果我們考慮到gps系統必須達到的時間精度是納秒級的,這個誤差就非常可觀了(38微秒等於38000納秒)。如果不校正的話,gps系統每天將會累積大約10千米的定位誤差,是沒有用的。為此,在gps衛星發射前,要先把其時鐘的走動頻率調慢100億分之4.

465,把10.23兆赫調為10.22999999543兆赫……

7樓:匿名使用者

實際情況應該按照廣義相對論計算,因為衛星環繞地球運動,是處於地球引力場中,是整體非慣性系。狹義相對論只適用於勻速直線運動的慣性參照系中。

繞地球做勻速圓周運動的衛星由於受到引力作用,或者說受到引力場時空彎曲的影響,因此是處在非慣性參考系中的。

但是如果只考慮衛星附近區域性區域的話,可以近似認為是一個局域慣性系;一旦考察範圍擴大,比如擴大到地面與衛星之間,將顯示出非慣性特徵,也就是時空彎曲特徵。就像大球面的區域性小範圍可以近似看成一小片平面,而一旦考察範圍擴大,就會看出顯著的曲面特徵。

8樓:花泥

狹義相對論只在慣性系中可以使用,衛星做圓周運動,屬於非慣性系,不能使用狹義相對論分析。

根據廣義相對論我也只知道在相對靜止時,引力場越強時間越慢,至於運動中的衛星參考系就不清楚了。

9樓:匿名使用者

狹義相對論中的是在接近光速或者等於光速執行的情況下時間會便慢 物體會便短 而廣義相對論的是正確的 因為在接近地球這樣大質量的天體時 光能量和它的頻率(每秒鐘裡光振動的次數)有一關係:能量越大,則頻率越高 所以可以說在地球越高處受到引力場的能量失去就越大 也就是說頻率越低 所以時間就越快 所以是時間相對地面來說快 是的 是慣性參照系 因為相對與它而言地球是靜止的

10樓:我是你大排哥

是光速吧…不是衛星,超過光速理論上來說時間會變慢

在相對論中,時間有快慢之分,這是什麼意思呢?時間對於我們來說是不可能改變的,速度是恆定的

11樓:匿名使用者

1。我只學過狹義相對論,其實在不同的慣性參考系之中時間的流逝是沒有區別的,也就是說在不同的參考系之中時間流逝速度沒有區別。

2。速度也是一個相對概念,對於不同的慣性參考系速度應該用洛倫茲變換來求。u'=dx'/dt'=u-v/(1-v*u/c2)(u就是研究物件在s參照系中的速度,v就是s'參照系相對於s系的速度,u'是研究物件向對於s'系中的速度)

3。對於同時同地發生的事情在不同慣性參照系都是同時同地的。

對於同時發生的事情,在另外一個參考系中看來則是不同時的

如何理解愛因斯坦的狹義相對論

12樓:病態殘喘

1.樓主要想理解狹義相對論,首先要明確狹義相對論的一個基本問題,即光速不變。歷史上著名的「以太漂移」實驗證明了光速不變並且否定了「以太」(即絕對靜止的參照系)的存在。

2.所謂光速不變是指光在傳播時其運動速度不適用於任何參照系。舉個例子吧,比如一束光向你遠去,此時你乘一輛每秒20萬公里的火車去追它,按照常理可知光速每秒30萬減掉你的20萬,那麼你在火車測到的光速應該是10萬公里每秒(加利略變換),順理成章。

但是,那是錯的,實際情況是,無論你選取的是什麼參照系,光速都不受相對性的影響,永遠為30萬公里每秒。

3.然後,樓主就要利用光速不變這一基礎推匯出洛倫滋變換式(難度很大)。推出後,時間和空間在高速運動中的變化就可以通過數學形式得到表達。

4.不過,現在已經很多人發現了愛因斯坦推導相對論一些公式時的錯誤。

13樓:匿名使用者

1.按相對論,物體越接近光速,該物體質量越大,加速所需要的能量越大,但其長度越小。如果可以達到光速,所需能量無限大,物體會變得無限小,但無限重,這是不可能的。

2.一般認為光速是運動的極限。也就是說,速度永遠無法突破光速這道關。如果一開始這個物體的速度比光速小,則將永遠比光速小,如果一開始就比光速大,則永遠比光速大。

3.假設光速兩端時間程序相反,由於物體不可能越過光速這個坎,所以和他在一起的物體的時間方向都相同,也就無所謂時間倒流。因為另一邊你是去不了的

14樓:

就像:山無楞,天地合,才敢與君決,永遠都不可能達到的,所以時間也是不可能倒流的

15樓:這就是宇宙

狹義相對論:能揭示空間和時間的奧祕?一分鐘帶你瞭解狹義相對論

自由落體物體受引體作用產生加速度,從而速度不斷增加,假如距離足夠的長,最終會超過光速嗎?

16樓:火焰印記

樓主,你的問題我曾經也考慮過,不過隨著知識的增長,我已經知道答案了:

首先,若不是在理想條件下(有空氣阻力),f=ksv^2(k為常數),當速度大到一定程度,阻力與萬有引力平衡,物體做勻速運動。

其次,若是在理想條件下(無空氣阻力),由狹義相對論三個假設(即長度縮短,質量變大,時間變慢)可知,若存在恆定外力作用,隨速度增大,質量必定增大;而質量增大的同時,萬有引力增大,加速度狀態不知(兩個不確定因素——質量和引力),因此要看情況而定。

最後,由樓主的意思,外力是萬有引力,其提供者為星球,由常識可知,它不可能在物體達到其表面前提供如此大的速度(推論過程略)。

就算加速距離無限長,

①由其公式(在這裡不好列出公式,樓主有興趣可以去查)的數學意義便可知,當物體速度超過光速時,根號下的數便成了負數,這是不允許的。這一點是數學與物理的完美結合。

②隨速度接近光速,質量無限增大,阻礙外力對其加速,阻礙速度增長。其實「光速是不可到達的」本來就是狹義相對論的一個假設。

故以目前的物理知識來看,非理想狀態下,不存在以萬有引力使物體加速到光速的星體。

17樓:匿名使用者

我們已經知道光速是一個極限,是不能超越的.現在假設一個物體的質量為m,給它一個力f,根據牛頓定理,f=ma(當然首先我們應該承認它是正確的).則a=f/m,f是不變的,在經典物理世界中m也是不變的.

那麼根據上面的式子我們可以知道a為一個定值.在a為定值時,隨時間的流失,速度將逐漸增大,並且最終將趨於無窮大.這與光速是速度極限這個事實是矛盾的.

在事實面前我們別無選擇,只有去接受它.看來上面的假設應該是錯誤的.但是f=ma又是正確的.

既然v不能一直增大下去,則a應該是逐漸減小的.由此m的關係也應該是錯誤的.看來經典時空在這裡已經不適應了.

根據相對論物體是質量m是隨著速度v的增大而增大的,它們之間存在著這種關係.m=m1/(1-v^2/c^2)^0.5.

其中m1為物體的靜止質量,v為物體的速度.這個公式說明物體的質量是隨著它 的速度增大而增大的.於是根據a=f/m可知.

它的加速度是逐漸減小的.並且在v接近光速的時候a 將接近於0.此時速度將不會超越光速.

-摘自江致成部落格。

18樓:憂鬱之鷹

小子不才,對相對論略有所知。

根據相對論,光速是絕對的。任何物體的速度根只能無限接近於光速,根據相對論質速方程m=mo/√

m=運動質量

mo=靜止質量

v=運動速度

c=光速

質量和能量都是物質的重要屬性,質量可以通過物體的慣性和萬有引力現象而顯現出來,能量則通過物質系統狀態變化時對外作功、傳遞熱量等形式而顯現出來。質能關係式揭示了質量和能量是不可分割的,這個公式建立了這兩個屬性在量值上的關係,它表示具有一定質量的物體客體也必具有和這質量相當的能量。

自從質能關係發現以後,有些物理學家錯誤地解釋了這個公式的本質。他們把物質和質量混為一談,把能量和物質分開,從而認為質量會轉變為能量,也就表示物質會變成能量。結果是物質消滅了,流下來的只是轉化著的能量。

其實,這些論點是完全站不住腳的。因為第一,質量僅僅是物質的屬性之一,決不能把物質和它們的屬性等同起來;第二, 質量和能量在量值上的聯絡,決不等同於這兩個量可以相互轉變。事實上,在一切過程中,這兩個量是分別守恆的,能量轉化和守恆定律是一條普遍規律,質量守恆定律也是一條普遍規律,並沒有發生什麼能量向質量轉變或質量向能量轉變的情況。

我們從上述這段話中應該知曉:質量和能量都是物質的屬性,質量和能量不可分割,具有一定質量的物體必具有和這質量相當的能量,反過來具有某種能量的物體也必具有和這能量相當的質量。由於質量和能量是完全對應的關係,人們只要引入一個換算係數k,即可將質量m與能量e之間的關係表示成e=km 。

於是,質量的增減和能量的增減就有著相應的關係:

de = d(km) = kdm

由於 de = f·ds ,而 f·ds = f·vdt = v·(fdt)

根據牛頓第二定律的微分公式:fdt = d(mv) = vdm + mdv

因此有:

對兩邊同時求定積分得:

當v0 = 0時,m0 = m , 故此可得到:

這就是物質在不同的運動速度之時,對應具有的瞬態質量m與其在靜止狀態時的靜質量m之間所存在的關係。該式子中的待定係數k是由rogers等人通過實驗測試得出來的數值,它非常接近真空中的光速c的平方值。有了k≈,就有:

e=km≈m。

由於m不可能無窮大,1―/k必須大於0 ,所以< k ≈。它表明:靜質量不等於零的實物體,根據質速關係式子可以在數學上推測出它們的最高速度必須小於光速c 。

同理,根據相對論時速方程t=to/√,時間無法倒流。

狹義相對論的問題

這位朋友,我簡單說說我的看法。1,當你乘坐火箭回到地球上後,你看起來的確比你的朋友要年輕。2,在相對論框架下,提到時間,首先要明確時間的參考系。要明確是你的時間還是你朋友的時間,對於不同的參考系,時間有可能是不同的。你在火箭中旅行的過程中,你不會覺得時間過得很慢,你會感覺一切正常,因為你認為你自己是...

關於狹義相對論的一些問題,關於狹義相對論的問題

不可能,這個一定是你理解錯誤。鐘慢效應與運動方向無關,不管遠離還是靠近都是變慢。或者這本科普作者不懂相對論。至於雙生子佯謬。兩個慣性系的鐘慢效果是相互的。也就是運動過程中a發現b慢了,b發現a慢了。這個過程兩人是無法比較時間達成共識的,必須到同一點進行比較。假設a不動,而b原路返回。在b轉彎的時候這...

狹義相對論和廣義相對論是誰發明的?是什麼意思?拜託各位了

愛因斯坦 寫的 廣義相對論是 當物質的速度無限接近光速時 時間會變得非常慢 別人過了 幾十年 你才過了 幾小時 但是你的速度越接近光速 質量就越大 滿意請採納 相對論是愛因斯坦首先發現的,狹義相對論是在光速不變假設和各慣性系物理規律等價前提下,得到一組算式,解決當年光理論的問題。廣義相對論是在重力等...