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相对论速度变换式

时间:2022-02-18 百科知识 版权反馈
【摘要】:在狭义相对论中,洛伦兹变换式取代了伽利略变换式,相应地伽利略速度变换公式也应由相对论的速度变换公式所取代.现在我们根据洛伦兹变换导出相对论的速度变换式.设惯性系S'相对惯性系S以一定的速度u沿x方向运动,S'系中一质点以速度运动.该质点相对S系的速度为,且对洛伦兹变换式(13.1)两边取微分,有将上式中的前三式分别除以第四式,即可得相对论速度变换式其逆变换为上述变换式中,

在狭义相对论中,洛伦兹变换式取代了伽利略变换式,相应地伽利略速度变换公式也应由相对论的速度变换公式所取代.现在我们根据洛伦兹变换导出相对论的速度变换式.

对洛伦兹变换式(13.1)两边取微分,有

将上式中的前三式分别除以第四式,即可得相对论速度变换式

其逆变换为

上述变换式中,当uv远小于光速c,相对论速度变换式又回到伽利略速度变换式.这表明相对论作为一种新理论,不仅能够说明旧理论不能解决的问题,而且也能够说明旧理论中被实践证明是合理的部分.

例13.5 在地面上测得有两个飞船AB分别以+0.9c和-0.9c的速度沿相反方向飞行,如图13.5所示,求飞船A相对于飞船B的速度有多大?

图13.5 例13.5图

 取飞船BS参考系,地面参考系为S'系,则S'系相对S系以u=0.9c的速度沿x轴正向运动.由题意可知,飞船A相对于S'系的速度为v'x=0.9c,根据相对论速度变换式,飞船A相对于S系的速度,亦即相对于飞船B的速度为

如按伽利略速度变换计算,结果为

两个结果大相径庭,且由伽利略变换得到的结果显然是不正确的.相对论认为真空中光速c是物体所能达到的速度的上限,按相对论速度变换,在v'u都小于c的情况下,v不可能大于c

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