Wat is lengtecontractie?

Lengtecontractie verwijst naar een fenomeen waarin een object als korter wordt ervaren langs de dimensie van zijn beweging door een waarnemer wanneer het object in beweging is ten opzichte van die waarnemer. Het wordt ook wel Lorentz -contractie of Lorentz - Fitzgerald contractie genoemd, na natuurkundigen Hendrik Lorentz en George Fitzgerald. Hoe sneller een object beweegt ten opzichte van de waarnemer, hoe meer het zal contracteren vanuit het perspectief van de waarnemer. Dit effect is zo klein dat het te verwaarlozen is bij snelheden die mensen waarschijnlijk zullen tegenkomen in het dagelijks leven, maar in objecten die met een aanzienlijke fractie van de lichtsnelheid bewegen, wordt het meer merkbaar.

Het fenomeen van lengtecontractie is een gevolg van speciale relativiteitstheorie. Volgens de relativiteitstheorie is de snelheid van het licht in een vacuüm (ongeveer 300.000 kilometer of 186.000 mijl, per seconde), of C, altijd constant voor alle waarnemers. Contra -intuïtief, dit blijft het geval voor licht dat wordt uitgestoten door een bron die van de P beweegterspectief van een waarnemer.

Stel dat een object wordt gelanceerd in de richting van het reizen van een ruimteschip dat met 5 kilometer per seconde (KPS) wordt beweegt ten opzichte van de aarde en het bij 1 kps van het schip wegstroomt. Een waarnemer in het schip zal het ervaren als weggaan bij 1 kps, terwijl een waarnemer op aarde het zal waarnemen op 6 kps. Als een extern licht op het schip wordt ingeschakeld, zal de waarnemer in het schip het licht detecteren dat weggaat van het schip bij C, maar de waarnemer op aarde zal ook het licht waarnemen dat beweegt bij C, niet C plus de snelheid van het schip.

Het resultaat is dat het precieze moment waarop het licht van het schip een bepaalde locatie bereikt, zal variëren voor verschillende waarnemers, afhankelijk van hun snelheid ten opzichte van het ruimteschip. Bijgevolg zullen ze het oneens zijn over welke andere gebeurtenissen op datzelfde moment plaatsvonden. Dit wordt de relativiteit van gelijktijdigheid genoemd.

Hoe THij heeft betrekking op de gedetecteerde lengte van een object wordt vaak uitgelegd in het volgende gedachte -experiment. Stel je een rij gesynchroniseerde klokken voor, waarbij elke klok kan meten wanneer het linker- en en rechteruiteinde van een bewegend object ervoor gaat. Nadat een object voorbij de rij klokken wordt beweegt, kan een waarnemer de lengte ervan bepalen door de afstand te berekenen die twee klokken van elkaar moeten zijn om het rechteruiteinde van het object op hetzelfde moment te bereiken op hetzelfde moment dat de linker uiteinde de tweede klok bereikt.

Twee waarnemers die een referentiekader delen, zijn overeengekomen over de lengte. Aangezien de meting is gebaseerd op welke gebeurtenissen tegelijkertijd plaatsvinden, zullen waarnemers in beweging ten opzichte van elkaar echter niet overeenkomen over de lengte. Hoe groter de snelheid van een waarnemer ten opzichte van de klokken, hoe meer hun metingen zullen verschillen van die van een waarnemer in Rest ten opzichte van hen.

Het effect van lengtecontractie groeit bij hogere snelheden. Een object dat 0,05 ° C beweegt (5 procent van de snelheid van Light), ongeveer 14.990 kilometer (9.314 mijl) per seconde, lijken zeer licht te zijn ingekort tot een stationaire waarnemer - ongeveer 99,87 procent van zijn lengte in rust als het parallel aan de lijn van zijn beweging is georiënteerd. De lengte die door de waarnemer wordt gezien, samentrekt tot 97,79 procent van zijn lengte in rust bij 0,2C, 91,65 procent bij 0,4 ° C en 71,41 procent op 0,7 ° C. Bij 0,9 ° C wordt de gedetecteerde lengte van het object verlaagd tot 43,58 procent, en bij 0,999 ° C samentrekt het tot slechts 4,47 procent. Dichter bij C -contractie groeit nog extremer, hoewel de lengte nooit tot nul contracteert.

Als er een waarnemer is die met het object reist, beschouwt deze waarnemer het object niet als contract, omdat vanuit zijn of haar perspectief de relatieve snelheid van het object nul is. In het referentiekader van die waarnemer is het object stationair, terwijl de rest van het universum in beweging is ten opzichte van de waarnemer, en dus vanuit het perspectief van die waarnemer is het de rest van het universum dat contracteert.

De verandering in de gemeten lengte van een object dat lengte -samentrekking ondergaat, verschilt van hoe het object daadwerkelijk visueel zou verschijnen, zoals gezien door het menselijk oog of een camera, omdat een object dat snel genoeg beweegt om een ​​merkbare lengtecontractie te produceren, met een aanzienlijk percentage van de snelheid van zijn eigen licht beweegt. Bij dergelijke snelheden zullen fotonen uit verschillende delen van het object tegelijkertijd de waarnemer op aanzienlijk verschillende tijden bereiken, waardoor het visuele uiterlijk van het object wordt vervormd. Aldus zou een object met hoge snelheid naar een waarnemer bewegen, zodat het daadwerkelijk langer zou verschijnen voor visuele inspectie ondanks lengtecontractie. Een object dat van de waarnemer weggaat, zou er korter uitzien vanwege hetzelfde vertragingseffect, bovenop de werkelijke lengtecontractie, en een object dat langs de waarnemer gaat, lijkt scheef of gedraaid te zijn.