参见《费曼物理学讲义(第1卷)》第15、16章。
12.1 对于坐标轴相平行的两个惯性坐标系(其中一,个坐标系相对于另一个以速率 V 沿 x 轴运动),从洛伦茨变换求解以 x' , y' , z' , t' 表示的 x , y , z , t 。
12.2
以微分形式写出习题12.1中得出的洛伦茨变换,并用
,
V
等相关量表示
v
x
(
v
x
=
)。相同的结论是否适用于
v
y
(
v
y
=
)?
12.3
一个粒子在坐标系S中沿
x
轴的速度为
v
x
,加速度为
a
x
。坐标系S′与坐标系S的坐标轴相平行,相对于坐标系S沿
x
轴方向以速度
v
运动。求坐标系S′中粒子的速度
和加速度
。
12.4
在坐标系S中,棒静止,长度为
L
=5m,方向与
x
轴呈
θ
=30°夹角。另一坐标系S′与坐标系S平行,相对于坐标系S以
v
x
=
的速率运动,问在坐标系S′中的观察者看来,棒的长度和方向如何?
12.5 μ子形成于大气层的高处,在衰变前以速率 v =0.990 c 行走了5.00km。
(a)在我们看来,这个μ子“生存”了多长时间Δ t ?在其自身参考系中,其寿命Δ t′ 又是多少?
(b)在其自身参考系中,μ子在大气层中的穿透距离 L′ 是多少?
12.6 验证电子的静止质量 m e c 2 =0.511 MeV。
12.7 质量为 m 的粒子在力的作用下沿直线运动,运动轨迹遵循如下条件:
x
=
-
b
。
问:为了达到这样的运动轨迹,在粒子上所施加的力 F 应满足什么条件?
12.8 美国1965年的总发电量为1.05×10 12 kWh。
(a)在此过程中,有多少质量 M 转变为能量?
(b)如果在氘转变为氦的反应中所有的质量变化都能被利用(实际上,部分以中微子的形式损失掉),为了提供发电所需的氘,每秒需要多少体积 V 的重水?
注:
=2.0147 u,
=4.0039 u。
12.9 在地球大气层顶部,来自太阳的入射总功率是1.4 kW m -2 。如果这些能量全部来源于从普通氢到氦的转变过程,求太阳每秒燃烧多少氢?(忽略转变为中微子的损失。)
12.10 (a)计算以“光年 年 -2 ”为单位的重力加速度数值。
(b)如果一艘孤立的飞船在加速行驶,飞船上的乘客感受到与地球表面的重力加速度相同的恒定加速度一。个静态(无加速度)的观察者(在 t =0时刻,其相对于飞船静止)观测到飞船已经如此行驶了5年。求在这段时间的终点,飞船飞行了多少距离 x ,最终的行驶速率 v 是多少?