В ракете, летящей относительно Земли, со скоростью, модуль которой v = 0,6с, перпендикулярно направлению полета ракеты движется ион со скоростью, модуль которой относительно ракеты v1 = 50 м с . В системе отсчета, связанной с Землей, определите модуль скорости иона в направлении, перпендикулярном направлению движения ракеты.
от

1 Ответ

Дано:
- скорость ракеты относительно Земли v = 0,6c
- скорость иона относительно ракеты v1 = 50 м/с

Найти:
- модуль скорости иона в системе отсчета, связанной с Землей.

Решение:

1. Для определения скорости иона в системе отсчета, связанной с Землей, воспользуемся законом сложения скоростей в релятивистской механике.

Скорость иона относительно Земли (v_ion) можно найти с помощью формулы для сложения скоростей, когда одна из скоростей направлена перпендикулярно другой:

v_ion^2 = v^2 + v1^2,

где
- v - скорость ракеты (0,6c),
- v1 - скорость иона относительно ракеты (50 м/с).

2. Сначала найдем квадрат скорости ракеты:

v^2 = (0,6c)^2 = 0,36c^2.

3. Теперь выразим скорость иона:

v1^2 = (50 м/с)^2 = 2500 м²/с².

4. Применяем формулу:

v_ion^2 = 0,36c^2 + (50 м/с)^2.

Теперь нужно выразить c в метрах в секунду. Скорость света c ≈ 3 * 10^8 м/с, тогда:

c^2 ≈ (3 * 10^8 м/с)^2 ≈ 9 * 10^16 м²/с².

5. Подставляем значение c^2 в уравнение:

v_ion^2 = 0,36 * 9 * 10^16 м²/с² + 2500 м²/с²,
v_ion^2 = 3,24 * 10^16 м²/с² + 2500 м²/с².

Поскольку 2500 м²/с² значительно меньше по сравнению с 3,24 * 10^16 м²/с², то его влияние можно считать незначительным для данной задачи.

6. Теперь найдем v_ion:

v_ion = √(3,24 * 10^16 м²/с²) ≈ 5,7 * 10^7 м/с.

Ответ:
Модуль скорости иона в системе отсчета, связанной с Землей, составляет примерно 5,7 * 10^7 м/с.
от