Question

關(guān)于愛因斯坦“同時(shí)的相對性原理”要從“愛因斯坦的奶牛夢”說起：在一個(gè)風(fēng)景如畫的牧場上有許多奶牛在帶電的柵欄附近懶散的吃著草，農(nóng)夫給柵欄通上電時(shí)，當(dāng)電流到達(dá)奶牛位置時(shí)奶牛就會(huì)跳起來．如圖所示，在 A 位置的農(nóng)夫合上電源開關(guān)起，電流以光速 c 向奶牛的方向運(yùn)動(dòng)，三頭奶牛 B、C、D 距 A 位置的農(nóng)夫、E 位置的愛因斯坦的距離如圖所示．觀測者只有在奶牛跳起這一現(xiàn)象的光到達(dá)觀測者眼睛時(shí)，才認(rèn)為奶牛正在跳起．

（1）農(nóng)夫看到三頭奶牛是同時(shí)跳起還是先后跳起？
（2）若從農(nóng)夫合上電源開關(guān)瞬時(shí)開始記時(shí)，農(nóng)夫看到三頭奶牛跳起距他閉合開關(guān)的時(shí)間分別是多少？
（3）愛因斯坦看到三頭奶牛是同時(shí)跳起還是先后跳起？為什么？
（4）根據(jù)以上題目所提供信息和你的計(jì)算情況你能得到什么樣的結(jié)論？

Answer 1

分析：（1）速度一定，通過的距離不同，所用時(shí)間不同；
（2）已知距離和速度，利用t=

S

v

計(jì)算所用時(shí)間；
（3）不同物體運(yùn)動(dòng)的速度和距離都相同時(shí)，所用時(shí)間相同．
（4）對于同一類事件，由于觀察者的位置不同，看到其發(fā)生的時(shí)間是不同的．

解答：答：
（1）農(nóng)夫看到牛跳起，是牛跳起時(shí)反射的光進(jìn)入他的眼睛，因?yàn)槿�頭牛距離農(nóng)夫的遠(yuǎn)近不同，所以對農(nóng)夫來說三頭牛是依次跳起的．
（2）由圖知，當(dāng)在A位置的農(nóng)夫合上電源開關(guān)起，電流以光速向奶牛的方向運(yùn)動(dòng)，
當(dāng)B牛受到電擊跳起的景象回到農(nóng)夫眼前所用總的時(shí)間為：

2S1

C

，其中C為光速，
同理農(nóng)夫看到C位置的牛跳起距開關(guān)合上的時(shí)間為：

2S2

C

；
農(nóng)夫看到D位置的牛跳起距開關(guān)合上的時(shí)間為

2S3

C

．
（3）對于在農(nóng)夫?qū)γ鍱點(diǎn)的愛因斯坦來說，由于光和電傳播的速度相同，因此，他看到的是三頭牛同時(shí)跳起．
（4）對于同一類事件，由于觀察者的位置不同，看到其發(fā)生的時(shí)間是不同的．

點(diǎn)評：此題屬于易錯(cuò)題，容易出錯(cuò)的地方是誤認(rèn)為人看到牛跳起時(shí)，光通過的距離是單程．