Cos'è la contrazione della lunghezza?
La contrazione di lunghezza
si riferisce a un fenomeno in cui un oggetto viene percepito come più corto lungo la dimensione del suo movimento da un osservatore quando l'oggetto è in movimento rispetto a quel osservatore. Si chiama anche contrazione di Lorentz o contrazione di Lorentz - Fitzgerald, dopo che i fisici Hendrik Lorentz e George Fitzgerald. Più velocemente un oggetto si sta muovendo rispetto all'osservatore, più contraggerà dal punto di vista dell'osservatore. Questo effetto è così piccolo da essere trascurabili a velocità che gli umani si incontrano nella vita quotidiana, ma negli oggetti che si muovono a una frazione apprezzabile della velocità della luce diventa più evidente.
Il fenomeno della contrazione della lunghezza è una conseguenza della relatività speciale. Secondo la teoria della relatività, la velocità della luce nel vuoto (circa 300.000 chilometri, o 186.000 miglia, al secondo) o C, è sempre costante per tutti gli osservatori. Controintuitivamente, questo rimane il caso della luce emessa da una fonte che si sta spostando dal pErspective di un osservatore.
Supponiamo che un oggetto venga lanciato nella direzione del viaggio da un'astronave che si muove a 5 chilometri al secondo (KPS) rispetto alla Terra, spingendolo lontano dalla nave a 1 kps. Un osservatore nella nave lo percepirà come allontanandosi a 1 kps, mentre un osservatore sulla terra lo percepirà a muoversi a 6 kps. Se viene accesa una luce esterna sulla nave, l'osservatore nella nave rileverà la luce che si allontanerà dalla nave a C, ma l'osservatore sulla terra percepirà anche la luce che si muove a c, non più c più la velocità della nave.
Il risultato è che il momento preciso in cui la luce della nave raggiunge una determinata posizione varierà per diversi osservatori a seconda della loro velocità rispetto all'astronave. Di conseguenza, non saranno d'accordo su quali altri eventi stavano avvenendo nello stesso momento. Questo è chiamato la relatività della simultaneità.
Come tLa sua relazione alla lunghezza rilevata di un oggetto è comunemente spiegata nel seguente esperimento mentale. Immagina una fila di orologi sincronizzati, in cui ogni orologio può misurare quando l'estremità sinistra e e destra di un oggetto in movimento passa davanti a esso. Dopo che un oggetto si muove oltre la riga di orologi, un osservatore può determinarne la lunghezza calcolando la distanza che due orologi dovrebbero essere l'uno dall'altro per l'estremità destra dell'oggetto per raggiungere un orologio nello stesso istante, l'estremità sinistra raggiunge il secondo orologio.
Due osservatori che condividono un quadro di riferimento saranno d'accordo sulla lunghezza. Poiché la misurazione si basa su cui si verificano gli eventi contemporaneamente, tuttavia, gli osservatori in movimento l'uno rispetto all'altro non concordano sulla lunghezza. Maggiore è la velocità di un osservatore rispetto agli orologi, più le loro misurazioni differiscono da quelle di un osservatore a riposo rispetto a loro.
L'effetto della contrazione della lunghezza aumenta a velocità più elevate. Un oggetto che si muove 0,05 ° C (5 percento della velocità di LEight), circa 14.990 chilometri (9.314 miglia) al secondo, sembreranno essere leggermente abbreviati a un osservatore stazionario - circa il 99,87 percento della sua lunghezza a riposo se è orientato in parallelo alla linea del suo movimento. La lunghezza osservata dagli Observer si contrae al 97,79 percento della sua lunghezza a riposo a 0,2 ° C, 91,65 per cento a 0,4 ° C e 71,41 per cento a 0,7 ° C. A 0,9 ° C la lunghezza rilevata dell'oggetto è ridotta al 43,58 per cento e a 0,999c contrae solo il 4,47 percento. Più vicino alla contrazione C cresce ancora più estrema, sebbene la lunghezza non si contrae non si contrae.
Se c'è un osservatore che viaggia con l'oggetto, questo osservatore non percepisce l'oggetto come contraente perché, dalla sua prospettiva, la velocità relativa dell'oggetto è zero. Nel frame di riferimento di quell'osservatore, l'oggetto è stazionario mentre il resto dell'universo è in movimento rispetto all'osservatore, e quindi dal punto di vista di quell'osservatore è il resto dell'universo che si contrae.
La variazione della lunghezza misurata di un oggetto in fase di lunghezza differisce da come l'oggetto sembrerebbe effettivamente visivamente, come visto dall'occhio umano o da una fotocamera, perché un oggetto si muove abbastanza velocemente da produrre una notevole contrazione di lunghezza si sta muovendo a una percentuale significativa della velocità della propria luce. A tali velocità, i fotoni emessi da diverse parti dell'oggetto contemporaneamente raggiungeranno l'osservatore in tempi apprezzabili, distorcendo l'aspetto visivo dell'oggetto. Pertanto, un oggetto che si muove verso un osservatore ad alta velocità sarebbe distorto in modo che sembri effettivamente più a lungo per l'ispezione visiva nonostante la contrazione della lunghezza. Un oggetto che si allontana dall'osservatore sembrerebbe più corto a causa dello stesso effetto di ritardo, oltre alla contrazione di lunghezza effettiva, e un oggetto che supera l'osservatore sembrerebbe essere askew o ruotato.