(Originais Teachy 2023) - Frage Einfach von Physik

In einem Physikexperiment schlägt eine Gruppe von Studenten vor, die zeitliche Dilatation, die durch Einsteins spezielle Relativitätstheorie vorhergesagt wird, empirisch zu überprüfen. Zu diesem Zweck verwenden sie eine extrem präzise Uhr, die in der Lage ist, Zeiten mit einer Genauigkeit von Nanosekunden zu messen. Sie richten ein Experiment ein, um die Zeit zu messen, die ein Lichtstrahl benötigt, um eine Strecke von 300 Millionen Metern im Ruhezustand sowie an Bord eines hypothetischen Raumschiffs, das mit einer konstanten Geschwindigkeit von 0,8c reist, zurückzulegen, wobei c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist (c = 3 x 10^8 m/s). Unter Berücksichtigung des Lorentzfaktors (γ) als γ = 1/sqrt(1 - (v^2/c^2)), wobei v die Geschwindigkeit des Raumschiffs ist: (a) Berechnen Sie die gemessene Zeit, die der Lichtstrahl benötigt, um die Strecke im Ruhezustand zurückzulegen, und vergleichen Sie sie mit der Zeit, die an Bord des Raumschiffs gemessen wird. (b) Erklären Sie, wie sich die zeitliche Dilatation in diesem Experiment manifestiert und welche Bedeutung dieses Phänomen für das Verständnis des Universums hat.