Номер 5, страница 207 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 7. Релятивистская механика. Параграф 43. Относительность времени - номер 5, страница 207.

Условие.

5. Приведите пример того, что одновременность — не абсолютная характеристика явлений, а относительная, зависящая от положения наблюдателя в пространстве.

Решение.

5. Чтобы продемонстрировать, что одновременность является относительной характеристикой, зависящей от положения наблюдателя, рассмотрим следующий мысленный эксперимент. Представим два одновременных события — две вспышки света от маяков А и Б, которые расположены на значительном расстоянии друг от друга. Поставим в пространстве двух наблюдателей в разные точки.

Первый наблюдатель (Наблюдатель 1) находится точно посередине между маяками А и Б. Так как он равноудален от обоих источников, свету от вспышки А и вспышки Б потребуется одинаковое время, чтобы достичь его глаз. Если расстояние до каждого маяка равно $L$, то время в пути для света от обоих источников будет $t = L/c$, где $c$ — скорость света. Следовательно, Наблюдатель 1 увидит обе вспышки в один и тот же момент и сделает вывод, что они произошли одновременно.

Второй наблюдатель (Наблюдатель 2) расположен намного ближе к маяку А, чем к маяку Б. Пусть расстояние от него до маяка А равно $L_A$, а до маяка Б — $L_B$, причем $L_A < L_B$. Свету от вспышки А потребуется время $t_A = L_A/c$, а свету от вспышки Б — время $t_B = L_B/c$. Поскольку $L_A < L_B$, то и $t_A < t_B$. Это означает, что Наблюдатель 2 сначала увидит вспышку от маяка А и лишь спустя некоторое время — вспышку от маяка Б. Для этого наблюдателя события не будут одновременными: событие А, по его наблюдениям, произошло раньше события Б.

Таким образом, два события, которые являются одновременными для одного наблюдателя, могут быть неодновременными для другого, находящегося в ином месте. Это происходит из-за конечности скорости распространения сигнала (света), и доказывает, что одновременность не абсолютна, а относительна и зависит от положения наблюдателя в пространстве.

Ответ: Пример с двумя одновременными вспышками света и двумя наблюдателями, расположенными на разных расстояниях от источников, наглядно демонстрирует относительность одновременности. Наблюдатель, находящийся на равном расстоянии от вспышек, зафиксирует их как одновременные. В то же время, наблюдатель, который находится ближе к одной из вспышек, увидит ее раньше и сделает вывод, что события не были одновременными. Это подтверждает, что одновременность зависит от положения наблюдателя из-за конечной скорости распространения информации (света).