假如時鐘的秒針夠長,那么一秒後,末端會超過光速

時間 2022-10-28 10:30:14

1樓:體育課代表瀟灑

答案是不會。為什麼?因為由於線速度的一些事情,和應力波的計算以及一些相對複雜計算即可得出結論。愛因斯坦的研究成果不會錯——現如今光速就是極限,任何物體的速度都不會超越光速。

只要秒針足夠長,秒針末端一秒內的速度就會超越光速?經典物理告訴我們,線速度等於半徑乘以角速度。那麼秒針在各處的角速度是一定的,只要半徑足夠大,秒針末端超過光速就會超越光速。

這個理論看似可行,那我們人類就可以超越光速了嗎?別著急下結論,我們先看看角速度是怎樣算出來的。

一秒鐘的時間內,秒針末端轉了六十分之一圈,那麼它的速度就是六十分之一轉每秒。根據角速度公式,得出其角速度為π/30 rad/s。

將光速帶入「線速度等於半徑乘以角速度」這個公式,可以求出秒針的長度需要加長到近三百萬千公尺。雖然這個長度很長,但也在我們人類所能製造出來的極限長度之內。這樣看來,想要超越光速,只是費時費人力的問題。

但事實真的是這樣嗎?

引入應力波理論後,發現事情並沒有那麼簡單不過通過對以上結論的反思,我們才明白我們忽略了力的傳播時間這一重要因素。簡單來說,當秒針的發力點(表盤中心)開始轉動時,並不是說這個表盤上的秒針末端就會非常迅速地接收到這個力,從而走動,而是需要時間的。這個現象的載體是應力波。

就應力波的速度而言,科學家們已經予以確定,即是聲音的傳播速度。用可以「超越」光速的秒針應有的長度除以應力波的速度,可以得到秒針末端的響應延遲值為6.3天。

這個資料徹底否定了「光速可超越」這一觀點。

愛因斯坦是對的。

寫在最後研究科學需要嚴謹的態度,廣闊的大局觀和準確的思路。當然我不是在說題主,只是以乙個科學愛好者的身份微言幾句。總之,世界很大,神秘的科學比比皆是。

讓我們多多關注科學,讓智慧型飛揚起來,讓科學流行起來。

2樓:薔薇

無論秒針多長,末端一秒也不能超過光速,秒針進行轉動時,想要秒針末端同時跟隨轉動這是不可能的,秒針末端的長度加長,就會導致傳播到末端的力量使其轉動的時間就會延長,時鐘的秒針不論多長,受到相對論的限制,秒針的末端都不可能超越光速。

3樓:技術小輝

會。如果秒針足夠長,那麼一分鐘之內繞一圈的末端軌跡也會足夠大,所以理論上是會超過光速的。

4樓:楓殺

理論上是會的。半徑越大,線的速度就越大,只要半徑足夠大了,線的速度也就能超光速了。

如果時鐘的秒針足夠長,經過1秒後,秒針末端會超光速嗎?

5樓:火星科普

愛因斯坦的相對論指出,光速是不可超越的,這個速度是宇宙中最快的運動速度。但如果做一些思想實驗,超光速似乎是輕而易舉的事情,我們很容易構思出超光速現象。

想象一下,如果乙個時鐘的秒針特別長,那麼,經過1秒之後,秒針的末端會超過光速嗎?畢竟,半徑越大,線速度越大,只要半徑足夠大,線速度豈不是就能超光速了?

關於這個問題,可以先通過中學物理來做乙個簡單計算。在秒針旋轉過程中,秒針各處的角速度(ω)是相等的,而線速度(v)會隨著半徑(r)的增大而變快,具體公式如下:

v=rω

秒針一秒,相當於轉過一圈的1/60,其轉速(n)為1/60 r/s,所以秒針的角速度ω=2πn=π/30 rad/s(或者也可以用角速度和週期t的關係ω=2π/t來求解)。

如果讓秒針末端的線速度大小達到光速(299792458 m/s),這樣就能算出秒針的長度約為286.28萬公里。這個長度相當於地月平均距離的7.

46倍,只要超過這個長度,秒針末端的線速度就會實現超光速。由此來看,超光速並不難。

但事實並非如此。秒針原點在發生轉動時,不會瞬間帶動秒針末端一同旋轉,「轉動」本身的傳播速度是有限的。並且「轉動」傳播速度很慢,遠遠慢於光速,這個速度其實就是音速,或者準確地說是聲音在介質中的傳播速度。

當秒針原點開始轉動時,秒針材料中產生的應力或者說形變會在原子間傳遞。本質上,這是原子間的電磁力相互作用。雖然電磁力的傳播速度為光速,因為這種力的載體為光子,但原子間是有距離的,傳播是需要時間的,所以速度不是無限的,也不是光速。

事實上,材料中的應力會以機械波的形式向外傳播,這與聲音在介質中的傳播方式是一致的。因此,應力波的傳播速度為音速,其計算表示式為:

v=√(y/ρ)

其中,y為材料的楊氏彈性模量,ρ為材料的密度。

如果時鐘秒針是由鋼鐵製成的,那麼,應力波在這種秒針中的傳播速度約為5200公尺/秒。按照這個速度來算,當秒針原點轉動時,秒針末端要過大約6.37天之後才會轉動,所以不可能會出現超光速現象。

同樣地,如果在一端推動一根幾百萬公里或者幾光年長的桿子,另一端也不會被瞬間推動。只有經過幾天之後,應力波到達桿子的另一端,那一端才會被推到。總之,我們無法用1光年長的桿子瞬間戳到另一端的人,超光速無法通過這樣的形式實現。

在通常情況下,鋼鐵等材料一般會被認為是剛體,其彈性模量無限大。這樣的處理不會引起很大的誤差,因為應力波的傳播速度已經很快了。

但在這個思想實驗中,不能假設絕對剛體存在,否則就會出現超光速。無論秒針的長度有多長,通過轉動的方式都不能使其末端的速度大於光速,這會受到相對論的限制。

6樓:職場小吳老師

如果這種情況發生的話,那麼轉動一秒的時間速度會超過光速的,根據速度公式便可得知

7樓:痞子只you風流

如果秒針足夠長的話,經過一秒之後並不一定能夠超過光速,這是因為這個秒針執行的可能是勻速,所以不一定有加速度。

8樓:科普小星球

不會。因為光速是這個世界上最快的速度,秒針即使足夠長,經過一秒也不可能超光速的。

9樓:我來跟你談談情

可以,只要秒針長度達到286.28萬公里就可以達到超越光速的可能。

如果時鐘的秒針特別長,只要轉1秒,末端是不是超光速了?

10樓:幹三老師

即便是時鐘的秒鐘延伸到接近無限的長度,轉動的速度也不可能超越光速。關注如今的科技發展,經常在各種科普平台閱讀文章的朋友可能都知道,目前人類緊鑼密鼓在科技上進行的探索,最大的目標總的來說只有乙個:

就是速度定義上的「光速」。在愛因斯坦的狹義相對論中,「光速」就是第一宇宙速度,即為「極限速度」。只要物體運動的速度達到了光速,那麼「一切皆有可能」。

光速真的是不可逾越的嗎?很多朋友於是就在「超光速」的話題上了奇思妙想。最近,就有人提出了這樣的乙個問題:

如果時針的秒鐘達到足夠的長度,轉動一秒,那速度豈不是就超過光速了?看起來好像是這樣的。

按照物理定律來說,半徑越長,線速度越快,半徑達到乙個相當大的程度,線速度豈不是就超過光速了?我們把資料帶入公式,可以得到半徑:286.

28萬公里。可惜,這只是理論上的假設:實際是永遠都不可能發生的。

事實上,秒針在轉動的時候,並不會瞬間帶動末端移動,他也需要乙個「力」進行傳導的過程。轉動本身的速度在空氣中可以說是相當慢的:當然,是相對光速而言。

一般來說,他們的速度等於聲音在空氣介質中傳播的速度。

當秒鐘開始轉動的時候,原子之間就開始傳播這種「轉動」的力,原子和原子之間當然也是有空隙的。等到它真正傳播到末端,帶動整個秒針進行移動的時候,它的速度已經遠遠不能和光速相媲美了。

實際上,光速之所以是「第一宇宙速度」,就是因為它在現如今的任何條件下,都是我們科學理論的乙個「桎梏」,也是狹義相對論的極限。

11樓:趙趙趙

秒針所做的是圓周運動,秒針越長,它外端所走的路徑越長,而末端所走路徑始終很小,但是即使秒針再長,它外端移動的速度再快,秒針的末端都只移動了很小的距離。而速度是有路程除時間得來的,所以無論秒針多長,它的末端移動速度都很慢。

12樓:伯納烏國王

理論上而言是這樣的,但要想達到末端超過光速的速度,這根秒針的長度一定要非常的長,甚至超過了想象。

13樓:非常學姐

秒針再長也不可能讓末端達到超光速的速度,因為在人類的可以設計出來的長度裡也是無法達到光速的長度的,這也是不現實的

14樓:光是膨脹性

光就沒有質量,可以說是沒有重量的事物在運動,而啥能做到這一點呢!咋能與光相比較呢!

15樓:現實控制器滅霸

根據方程e=mc²,如果超越光速,質量要無限小,能量要無限大,目前不可能。

為何抬頭第一秒看時鐘秒針停留時間長,第二秒就恢復正常速度?

16樓:萬能導師

在這個問題上,我們可以先通過中學物理做乙個簡單的計算,在秒針旋轉期間,秒針各部分的角速度 (ω) 相等,而線速度 (v) 隨著半徑 (r) 的增加會變得更快。秒針是一秒,相當於 1/60 轉,其轉速 (n) 為 1/60 r/s,因此,秒針的角速度 ω = 2 ÷ n = π/30 rad/s,或者也可以通過角速度和週期t之間的關係 ω = 2π/t來求解。

據我了解到的最新訊息裡面,因為愛因斯坦的相對論指出,光速他是不能超過,這是宇宙中最快的移動速度。然而,如果我們做一些思想實驗,超速似乎是一件容易的事情,我們可以很容易地構想超速現象。想象一下,如果時鐘的秒針很長,那麼秒針的末端會在 1 秒後超過光速嗎,畢竟,他的半徑越大,他的線速度就越大。

只要半徑足夠大,線性速度就不能超過光速。如果允許秒針末端的線速度達到光速299792458 m/s,這樣,秒針的長度可以計算為大約 286.28萬公里。這個長度相當於地球和月份之間平均距離的 7.46 倍。

只要超過這個長度,秒針末端的線性速度就會達到超光速,從這個角度來看,超光速並不難,但事實並非如此,當秒針的原點旋轉時,它不會立即驅動秒針的末端一起旋轉,旋轉本身的傳播速度是有限的。

17樓:小t解答

抬頭第一秒看時鐘秒針停留時間長是因為抬頭的時候眼睛會產生一種錯覺,眼睛適應以後就恢復了正常速度。

18樓:農村小冰仔

按理說,從我們看到秒針到我們看到秒針轉向56秒所經過的時間應該是55.2秒到56秒之間的0.8秒,比1秒要短才對

但其實我們的大腦所認知到的是我們從剛看到秒針到看到秒針轉到56秒所經過的時間是開始轉移視線的54.8秒到56秒,把視線轉移的0.4秒也算在了其中,相當於1.

2秒,從而導致了我們覺得這個55秒比接下來的56秒,57秒更快

所以其實感覺第一眼的那一秒比較長是大腦的錯覺而已

19樓:梅銘蘭

當秒針的原點旋轉時,它不會立即驅動秒針的末端一起旋轉,旋轉本身的傳播速度是有限的。

想問問技術方面的問題,你說時鐘的分秒針怎麼會知道什麼時候是一秒呢?求正解 30

20樓:鵜鶘小跟班

不知道您問的是電子鐘還是實際上的鐘錶。要是電子的話我可以給出乙個解釋,那就是每個位置其實都是乙個累加器,從1開始不斷累加,到60清零然後進製到前面的分針,分針如此迴圈直到時針,而時針直接清零就好了。

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