Ítarleg svör

10.1 Forsendur takmörkuðu afstæðiskenningarinnar

Spurning 34. Útskýrðu hvernig niðurstaða Einsteins um að ekkert geti ferðast hraðar en ljóshraði stangast á við eldri hugmynd um hraða hlutar sem er knúinn áfram frá öðrum hlut sem er þegar á hreyfingu.

1. Eldri hugmyndin er að hraðar dragist frá. Til dæmis, ef manneskja kastar bolta á hlaupum, er hraði boltans miðað við jörðina hraðinn sem manneskjan hleypur á að frádregnum kasthraðanum. Afstæðilegt dæmi væri að ljós frá bílljósum færi hraðar en ljós frá kyrrstæðri uppsprettu.
2. Eldri hugmyndin er að hraðar leggist saman. Til dæmis, ef manneskja kastar bolta á hlaupum, er hraði boltans miðað við jörðina hraðinn sem manneskjan hleypur á að viðbættum kasthraðanum. Afstæðilegt dæmi er að ljós frá bílljósum fer ekki hraðar en ljós frá kyrrstæðri uppsprettu. Hraði bílsins hefur ekki áhrif á ljóshraðann.
3. Eldri hugmyndin er að hraðar margfaldist. Til dæmis, ef manneskja kastar bolta á hlaupum, er hraði boltans miðað við jörðina hraðinn sem manneskjan hleypur á margfaldaður með kasthraðanum. Afstæðilegt dæmi er að ljós frá bílljósum fer ekki hraðar en ljós frá kyrrstæðri uppsprettu. Hraði bílsins hefur ekki áhrif á ljóshraðann.
4. Eldri hugmyndin er að hraðar séu óháðir viðmiðunarkerfi. Til dæmis, ef manneskja kastar bolta á hlaupum, kemur hraði boltans miðað við jörðina hraðanum sem manneskjan hleypur á ekkert við. Afstæðilegt dæmi er að ljós frá bílljósum fer ekki hraðar en ljós frá kyrrstæðri uppsprettu. Hraði bílsins hefur ekki áhrif á ljóshraðann.

Spurning 35. Árabátur rekur niður á. Ein manneskja syndir 20 m í átt að landi og til baka, og önnur leggur af stað á sama tíma, syndir 20 m upp strauminn og aftur að bátnum. Sundmaðurinn sem synti í átt að landi kemur fyrstur til baka. Útskýrðu hvernig þessi niðurstaða líkist niðurstöðunni sem búist var við í Michelson-Morley-tilrauninni.

1. Árabáturinn táknar jörðina, sundmennirnir eru ljósgeislar og vatnið verkar eins og ljósvaki. Ljós sem færi gegn straumi ljósvakans kæmi seinna til baka, því þá hefði jörðin færst áfram.
2. Árabáturinn táknar ljósgeislann, sundmennirnir eru ljósvakinn og vatnið verkar eins og jörðin. Ljós sem færi gegn straumi ljósvakans kæmi seinna til baka, því þá hefði jörðin færst áfram.
3. Árabáturinn táknar ljósvakann, sundmennirnir eru ljósgeislar og vatnið verkar eins og jörðin. Ljós sem færi gegn straumi ljósvakans kæmi seinna til baka, því þá hefði jörðin færst áfram.
4. Árabáturinn táknar jörðina, sundmennirnir eru ljósvakinn og vatnið verkar eins og ljósgeislarnir. Ljós sem færi gegn straumi ljósvakans kæmi seinna til baka, því þá hefði jörðin færst áfram.

10.2 Afleiðingar takmörkuðu afstæðiskenningarinnar

Spurning 36. Helín-4-kjarni er gerður úr tveimur nifteindum og tveimur róteindum. Bindiorka helíns-4 er 4,53 × 10⁻¹² J. Hver er massamunurinn milli þessa helínkjarna og summu massa tveggja nifteinda og tveggja róteinda? Hvort hefur meiri massa, kjarninn eða eindirnar sem mynda hann?

1. 1,51 × 10⁻²⁰ kg; eindirnar hafa meiri massa
2. 5,03 × 10⁻²⁹ kg; eindirnar hafa meiri massa
3. 1,51 × 10⁻²⁹ kg; kjarninn hefur meiri massa
4. 5,03 × 10⁻²⁹ kg; kjarninn hefur meiri massa

Spurning 37. Notaðu jöfnu lengdarstyttingar til að útskýra sambandið milli lengdar hlutar sem kyrrstæður athugandi mælir þegar hluturinn er á hreyfingu og eiginlengdar hlutarins sem mæld er í viðmiðunarkerfinu þar sem hann er í kyrrstöðu.

1. Þegar hraði v hlutar sem hreyfist miðað við kyrrstæðan athuganda nálgast c nálgast lengdin sem athugandinn mælir núll. Við annan hraða er mælda lengdin alltaf minni en eiginlengdin.
2. Þegar hraði v hlutar sem hreyfist miðað við kyrrstæðan athuganda nálgast c nálgast lengdin sem athugandinn mælir núll. Við annan hraða er mælda lengdin alltaf meiri en eiginlengdin.
3. Þegar hraði v hlutar sem hreyfist miðað við kyrrstæðan athuganda nálgast c nálgast lengdin sem athugandinn mælir óendanleika. Við annan hraða er mælda lengdin alltaf minni en eiginlengdin.
4. Þegar hraði v hlutar sem hreyfist miðað við kyrrstæðan athuganda nálgast c nálgast lengdin sem athugandinn mælir óendanleika. Við annan hraða er mælda lengdin alltaf meiri en eiginlengdin.