Fizik Moden

Pelincinan masa jam-cahaya

Naikkan β -- tonton jam cahaya bergerak berdetik lebih lambat (Δt = γ Δt₀) dan rod mengecut.

Pelincinan masa jam-cahaya — simulasi Fizik Moden interaktif. Naikkan β -- tonton jam cahaya bergerak berdetik lebih lambat (Δt = γ Δt₀) dan rod mengecut. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.

Pelincinan masa

Naikkan β -- tonton jam cahaya bergerak berdetik lebih lambat (Δt = γ Δt₀) dan rod mengecut.

Jam cahaya mengira detik dengan melantunkan satu foton antara cermin. Jam bergerak mengukur masa pergi-balik lebih panjang dalam kerangka makmal dengan faktor γ = 1/√(1−β²). Pengecutan panjang serentak mengekalkan c -- teras eksperimen minda kerelatifan khas.

• Δt = γΔt₀
• γ = 1/√(1−β²)

Ringkasan penyiasatan

Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal

Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.

Soalan pemacu

Satu 'jam cahaya' melantunkan satu denyut cahaya antara dua cermin, berdetik sekali setiap pergi-balik. Jika keseluruhan jam bergerak pada laju tinggi relatif kepada anda, adakah anda memerhatikannya berdetik lebih lambat, lebih pantas, atau pada kadar yang sama seperti jam serupa yang rehat?

Ramalan untuk ditimbang

• Lebih lambat -- denyut cahaya jam bergerak mesti melalui laluan pepenjuru lebih panjang (daripada kerangka pemerhati), jadi setiap detik mengambil masa lebih lama.
• Lebih pantas -- gerakan mempercepatkan jam itu.
• Kadar yang sama, kerana cahaya sentiasa bergerak pada c tanpa mengira gerakan jam.

Peranan pemboleh ubah

Apa yang anda tetapkan:

• Pecahan laju β = v/c

Apa yang anda ukur:

• Faktor Lorentz γ
• Masa terlincin Δt (µs)

Bagaimana penyiasatan berjalan

1. Buka praset pelincinan-jam-cahaya dan tekan Set semula. Masa wajar jam per detik ditetapkan pada 1 µs.
2. Aktifkan bacaan faktor Lorentz dan masa-terlincin.
3. Tetapkan laju jam (sebagai pecahan laju cahaya, β = v/c) bagi setiap percubaan dan rekod masa terlincin yang diperhatikan.

Persamaan pengawal

Pelincinan Masa — Δt = γ Δt₀

Jam yang bergerak pada laju v = βc, diperhatikan daripada kerangka pegun, kelihatan berjalan lambat dengan faktor Lorentz: Δt = γ·Δt_proper, dengan γ = 1/√(1 − β²) ≥ 1. Kesannya boleh diabaikan pada laju harian tetapi dramatik ketika β menghampiri 1.

Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan

• Bagi satu percubaan, kira γ = 1/√(1 − β²), kemudian Δt = γ·Δt_proper menggunakan masa wajar 1 µs. Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
• Terangkan mengapa γ kekal hampir 1 (hampir tiada pelincinan) pada laju rendah tetapi naik mendadak ketika β menghampiri 1 -- laluan pepenjuru jam-cahaya hanya menjadi dramatik lebih panjang setelah laju jam menjadi pecahan ketara laju cahaya.

Di mana ini muncul di luar makmal

• Daripada perspektif seseorang yang mengembara BERSAMA jam bergerak itu, jamnya sendiri yang kelihatan normal -- dan jam di Bumi yang kelihatan berjalan lambat sebaliknya. Terangkan mengapa pelincinan masa kelihatan simetri antara dua pemerhati dalam gerakan relatif, dan mengapa ini bukan percanggahan -- kedua-dua pemerhati inersia sama betulnya, kerana mereka tidak bersetuju tentang peristiwa jauh mana yang serentak (kerelatifan keserentakan), jadi tiada 'siapa sebenarnya lebih lambat' tunggal untuk dipertikaikan selagi kedua-duanya kekal dalam gerakan seragam.
• Satelit GPS bergerak cukup pantas sehingga pelincinan masa kerelatifan-khas (tambah kesan kerelatifan-am daripada graviti lebih lemah pada altitud) menyebabkan hanyutan jam yang boleh diukur, dibetulkan dalam reka bentuk sistem. Mengapa pengabaian kesan kecil ini akhirnya akan menyebabkan ralat pemposisian GPS yang bermakna?

• 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

1. Selamat datang ke Pelincinan Masa Jam Cahaya
2. Pilih susunan kerelatifan itu
3. Tekan Main
4. Jam bergerak berjalan lambat
5. Buka panel Sifat
6. Anda berjaya!

Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.

Buka Makmal Interaktif →

Muat turun lembaran makmal →

Kerelatifan Khas: Pelincinan Masa