Spezielle Relativitätstheorie, Geschwindigkeit berechnen

Nehmen wir an, ein Raumschiff reist zu einem Stern, der 8 Lichtjahre entfernt ist, in einer Zeit, die seine Besatzung als 8 Jahre ansieht. Wie berechnen wir die Geschwindigkeit des Schiffes? Ist so einfach wie gesagt: Da der Stern 8 Lichtjahre entfernt ist und es 8 Jahre dauert, sollten sie reisen v = C ? Oder gibt es eine andere Möglichkeit, dies zu tun?

"...sie sollten mit v=c reisen?" Nein, wenn sie in der Nähe von v=c reisen könnten, würde die Reise laut ihren Freunden auf der Erde ungefähr 8 Jahre dauern, aber für die Crew scheint es, dass die Reise überhaupt keine Zeit gedauert hat und sie den Stern sofort erreicht haben. Versuchen Sie, das Problem zu skizzieren und schreiben Sie auch die Gleichung für die Zeitdilatation auf und denken Sie darüber nach.

Antworten (2)

Nehmen wir an, sie gehen mit der Geschwindigkeit v wrt ihre erdigen Freunde. Für sie (ab jetzt beziehen sich "sie" auf die Raumschiffbesatzung, sofern nicht anders angegeben) ist die Anfangsentfernung l 0 1 v 2 / C 2 und der Planet kommt mit einer Geschwindigkeit von auf sie zu v . Wo l 0 ist 8 Lichtjahre. Jetzt braucht der Planet in ihrem Rahmen 8 Jahre, um sie zu erreichen.

Also 8 = 8 ( C / v ) 1 v 2 / C 2 So, v = C / 2 .

Die Antwort ist richtig, und @Dvij hat einige nette Überlegungen angestellt.

Nur um es zu erklären, was einfache Mathematik ist (aber aufgrund der zwei Achter verwirrend sein kann, die die meisten Menschen verwirren werden, obwohl die eine Zeit und die andere Entfernung ist. Sie könnten ungleiche Zahlen gewesen sein), seine Gleichung mit den zwei Achtern ist konzeptionell:

8 Jahre = Zeit in ihrem Rahmen = Strecke/v in ihrem Rahmen

Oder 8 y = 8 ly/c = Abstand/v in ihrem Rahmen

Das ist 8 = cx l 0 1 v 2 / C 2 /v wobei wir die Dvij-Gleichung für die Lorentz-Kontraktionsdistanz verwendet haben, was natürlich richtig ist.

Das führt zu dieser letzten Gleichung, und wenn wir setzen l 0 = 8 ly, bekommen wir

1 v 2 / C 2 xc/v = 1

Und dann leicht v = c/ 2

Das ist seine Antwort, und sie ist richtig, konzeptionell und mathematisch. Er hat einige mentale Einheitsübersetzungen zwischen Jahren und ly gemacht.