相対性理論 時間が止まる 簡易メモ | 勉強メモ

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光の速さで進むと時が止まる説明

前提知識

1、距離=速さ×時間
2、簡単な√の処理
3、ピタゴラスの定理(三平方の定理)
4、光の速さが観測点にかかわらず一定であるという事実

解説
光の速度はcとする

速度vで動く電車を用意し、床から天井に向かってライトを設置する。

電車の中から見た、床から天井に光が届く時間をT秒とする、このとき、電車の外から見た床から天井までの時間をtとする。

このとき、ライトが動いた距離は電車が進んだ距離と同じなのでvt

電車の中で光が天井まで進んだ距離はcT

電車の外から見た光が進んだ距離は、ct(電車が進んだので、光は斜めに進んだように見える)

このとき、床から放った光と床は垂直なので、三平方の定理が使える

(ct)^2=(vt)^2+(cT)^2

t^2{c^2ーv^2}=(cT)^2

T^2=t^2{1ー(v/c)^2}

T=t√{1-(v/c)^2}

つまり、vが早くなればなるほど、T、つまり電車の中の時間は遅くなります。

v=cのとき、つまり光速で電車が動く時、時は止まります。




補足

なにか間違ってたらすいません