Fisika Modern
Kelangsungan hidup muon atmosferik
Seperti muon β ≈ 0.995 — dilatasi waktu memperpanjang jangkauannya dari ~0,7 km menjadi ~6,6 km dari penurunan 15 km.
Kelangsungan hidup muon atmosferik — simulasi Fisika Modern interaktif. Seperti muon β ≈ 0.995 — dilatasi waktu memperpanjang jangkauannya dari ~0,7 km menjadi ~6,6 km dari penurunan 15 km. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Kelangsungan hidup muon
Seperti muon β ≈ 0.995 — dilatasi waktu memperpanjang jangkauannya dari ~0,7 km menjadi ~6,6 km dari penurunan 15 km.
Muon sinar kosmik hidup ~2,2 μs saat diam — terlalu singkat untuk mencapai permukaan laut secara klasik. Pada β ≈ 0,995, jam laboratorium melihat umur yang mengembang γτ, sementara kerangka acuan muon melihat atmosfer yang menyusut. Kedua deskripsi setuju pada laju deteksi — verifikasi klasik relativitas.
- Umur di lab = γτ₀
- β ≈ 0.995
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Muon yang diciptakan sinar kosmik di ketinggian atmosfer hanya berumur proper sekitar 2,2 mikrosekon — bahkan pada kecepatan hampir sebesar kecepatan cahaya, waktu itu jauh dari cukup untuk mencapai tanah tanpa bantuan. Meski begitu, banyak muon terdeteksi di permukaan laut. Bisakah dilatasi waktu menjelaskannya?
Prediksi untuk ditimbang
- Tidak — muon harus dibuat lebih dekat ke tanah dari yang diharapkan.
- Ini tidak ada hubungannya dengan relativitas.
- Ya — jam peluruhan muon bergerak cepat berjalan lambat dari kerangka Bumi, memperpanjang masa pengamatannya sehingga cukup untuk mencapai tanah.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Fraksi kecepatan β = v/c
Apa yang Anda ukur:
- Faktor Lorentz γ
- Umur terdilatasi Δt (µs)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset muon-time-dilation dan tekan Reset. Masa pakai muon yang tepat ditetapkan pada 2.2 µs, kecepatan β = 0.995 .
- Aktifkan pembacaan faktor Lorentz dan umur terdilatasi.
- Tetapkan kecepatan muon untuk setiap percobaan dan catat masa dilatasinya (bingkai Bumi).
Persamaan yang mengatur
Pelebaran Waktu Muon — Δt = γ Δt₀
Muon yang bergerak dengan kecepatan β = 0.995 (γ ≈ 10 ) memiliki umur 2.2 µs yang membentang hingga sekitar 22 µs seperti yang diamati dari Bumi — cukup lama, dikombinasikan dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, untuk melintasi atmosfer dan mencapai detektor di permukaan laut.
Apa yang diminta lembar kerja yang dapat dicetak agar dikerjakan siswa
- Untuk satu percobaan, hitung γ = 1 /√(1 − β²), lalu Δt = γ·(2.2 µs). Bandingkan dengan tabel. Konfirmasikan β = 0.995 memberikan perpanjangan seumur hidup sekitar sepuluh kali lipat.
- Tanpa dilatasi waktu, bahkan pada kecepatan yang hampir mendekati cahaya, umur proper sebesar 2,2 µs memungkinkan muon hanya bergerak sekitar 660 m — jauh dari ketinggian atmosfer ~15 km tempat sebagian besar muon tercipta. Jelaskan bagaimana masa dilatasi yang Anda hitung mengubah gambaran ini.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Dari kerangka acuan muon sendiri, masa hidupnya masih hanya 2,2 µs — namun muon 'melihat' atmosfer berkontraksi lama, sehingga tidak perlu melakukan perjalanan jauh. Jelaskan mengapa kedua penjelasan tersebut (pelebaran waktu kerangka bumi, atau kontraksi panjang kerangka muon) memprediksi hasil eksperimen yang sama persis: muon mencapai permukaan bumi.
- Eksperimen Rossi-Hall tahun 1941 yang membandingkan jumlah muon di puncak gunung versus di permukaan laut adalah salah satu konfirmasi eksperimental langsung pertama mengenai pelebaran waktu relativitas khusus. Mengapa membandingkan jumlah pada dua ketinggian berbeda bisa menjadi cara cerdas untuk menguji prediksi ini?
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — A.5 Galilean and special relativity
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Selamat datang di dilatasi waktu muon
- Pilih susunan relativitas
- Tekan Putar
- Kelangsungan hidup muon di laboratorium
- Buka panel properti
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.
Relativitas Khusus: Dilatasi Waktu