[특수 상대성 이론]EBS 개념완성 물리학1 문제 [8587-0233]
정답 해설
1. 빛의 속력은 관측자의 상태에 상관없이 동일하게 측정됩니다. 따라서 ㄱ은 틀렸습니다.
2. 우주선의 길이를 재는 상황이므로 사건(우주선의 앞부분이 어느 한 지점을 지나가는 사건1, 우주선의 뒷부분이 어느 한 지점을 지나가는 사건2)이 동일한 장소에 발생하는 관측자는 민수입니다. 따라서 민수 입장에서 각 사건들간의 시간이 지연되고 그만큼 길이가 수축되겠죠? 이때 사건의 길이는 우주선의 길이입니다. 즉 민수가 볼 때 우주선의 길이가 수축되어보입니다. 다만 A보다 B의 속력이 빠르다보니 시공간의 왜곡이 심해져 수축될게 더 수축되는거죠. 따라서 우주선의 길이는 속력이 느린 A가 B보다 수축이 덜 되었기 때문에 더 깁니다. ㄴ은 맞습니다.
3. B의 속력이 A보다 빠르니까 B의 시공간이 더 왜곡되어, 민수가 봤을 때 A보다 B에서 시간지연 현상이 강하게 생깁니다.
그림을 보면 이해가 될겁니다. A에서의 빛의 경로가 B에서의 빛의 경로보다 짧기 때문에 시간도 그에 따라 짧아야만 특수 상대성 이론의 두 번째 가설인 '광속 불변의 법칙'이 성립되겠죠.
따라서 tB > tA 가 됩니다. 따라서 ㄷ은 틀렸습니다.
문제에서는 두 시계가 동일하다고 했으니 우주선 안에 있는 영희와 철수 입장에서는 빛이 한번 진동하는데 걸리는 시간은 둘 다 t0로 같을 것입니다. 자 이제 to와 tA 그리고 to와 tB를 따로따로 비교해보십시오.
상대적으로 시간이 강하게 지연된 경우는 t0와 tB의 경우입니다. 글자 크기 차이가 더 크잖아요. 그만큼 시간지연이 강하게 됐다는 겁니다.
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