[轉錄]Re: [好奇] 棒球球速過快 球真的有可能變成香蕉嗎?
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作者: allPTT (allPTT) 站內: Gossiping
標題: Re: [好奇] 棒球球速過快 球真的有可能變成香蕉嗎?
時間: Tue Jun 26 18:27:30 2007
答案是可能的,這是特殊相對論裡的「沿運動方向之量尺縮短效應」,可以這樣推導:
首先必須假設光速為一定值c
有一個鐘是一光的折返計時,大致結構如下:
┌──┐ 2L
│↑││L ,這種鐘定義出的標準時間Δt=──,與鐘的擺放方式無關。
││↓│ c
└──┘
發偵
出測
但如果觀察者與該鐘有相對運動,則時間必須修正,如下:
┌──┐ ┌──┐ ┌──┐
│ ↗│ →v │↗↘│ │↘ │
地面 │↗ │ │ │ │ ↘│
觀察者 ─O┴──┴O─ ─O┴──┴O─ ─O┴──┴O─
──────────────────────────────────
╰───╯ ╰───╯
Δt' Δt'
── ──
2 2
對於地面觀察者,形成這樣的直角三角形:
cΔt' /│
─── / │
2 / │L
/ │
────┘
vΔt'
───
2
cΔt'2 2 vΔt'2
所以由商高定理: (───) = L +(───)
2 2
Δt
可以推得Δt'= ──────── 此稱為相對論之時間延長效應,其中Δt是非慣性
v^2 1/2 觀察者(與鐘沒有相對運動)所測得的時間。
(1- ──)
c^2
但如果鐘橫著放:
L'
┌──┐
│↘ │ →v
地面 │ ↘│
觀察者 ─O┴──┴O─
─────────────
│ L'
│ ┌──┐
Δt'│ │ ↘│
1│ │ ↙│
╰ ─O┴──┴O─
─────────
│ L'
│ ┌──┐
Δt'│ │ ↙│
2│ │↙ │
╰ ─O┴──┴O─
─────────
可以得到這樣的聯立方程式:
cΔt'= L'+vΔt'
1 1
cΔt'= L'-vΔt' ,其中L'是與L有相對運動的觀察者(慣性觀察者)測得。
2 2
L' L' 2L' 1
而總共消耗時間Δt'=Δt'+Δt'=───+───=── ─────
1 2 c-v c+v c v^2
1- ──
c^2
Δt
但是因為Δt'無關鐘的擺法,所以Δt'=────────
v^2 1/2
(1- ──)
c^2
所以由以上兩Δt'的式子,可以解得
v^2 1/2
L'=L(1- ──) ,此稱為相對論之沿運動方向量尺縮短效應
c^2
所以原PO所看到的球,如果速度趨近光速時,在運動方向會有縮短現象,如果該物體是圓
球,則會變成如同橢圓一般。
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有八卦到嗎?
科科
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