انكماش الطول: صاروخ نسبي

1 · توقّع

صاروخ طوله 10 أمتار يمر بك بسرعة عالية. هل تقيس طوله 10 أمتار بالضبط، أم أطول، أم أقصر؟

• الأمتار العشرة نفسها — لا يعتمد الطول على الحركة النسبية.
• أطول من 10 أمتار.
• أقصر — يبدو طول الجسم في اتجاه حركته منكمشًا لمراقب يمر به.

2 · التجهيز

1. افتح مسبق تقلص طول الصاروخ واضغط إعادة الضبط. طول الصاروخ الذاتي (في إطار سكونه) ثابت عند 10 m؛ سرعته β = 0.9.
2. فعّل قراءتي عامل لورنتز والطول المنكمش.
3. اضبط سرعة الصاروخ لكل تجربة وسجل طوله المنكمش مقيسًا من إطارك (الساكن).

3 · اجمع البيانات

ارسم الطول المنكمش L (المحور y) مقابل β (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل يهبط بحدة مع اقتراب β من 1؟

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب γ = 1/√(1 − β²)، ثم L = L_proper/γ باستخدام الطول الذاتي 10 m. قارن كليهما بالجدول.
2. اشرح لماذا يؤثر انكماش الطول في البعد الموازي لاتجاه الحركة فقط — عرض الصاروخ وارتفاعه (العموديان على سرعته) يبقيان، ولا يقصر إلا طوله.

5 · وسّع

1. كتمدد الزمن، انكماش الطول متناظر: من إطار قائد الصاروخ نفسه، الأرضُ (وكل ما عليها) هي التي تبدو منكمشة في اتجاه الحركة النسبية، بينما يقيس الصاروخ نفسه طوله الطبيعي 10 m. اشرح لماذا ليس هذا تناقضًا.
2. صاروخ هذه التجربة عند β = 0.9 له γ ≈ 2.29 — أي أن طوله ينضغط بذلك المعامل، وأيضًا لو حمل ساعة للطفَت تلك الساعة أبطأ بالمقدار المقابل (تمدد الزمن) بنفس المعامل. اشرح لماذا يمدد الزمن ويقلص الطول وجهان حقًا لهندسة الزمكان الأساسية نفسها.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة

138 ورقة عمل فيزياء مجانية قابلة للطباعة