` 1、到底是谁的钟变慢了?
如图,S和S
'是两个惯性参照系,S
’以速度u相对于S沿x轴方向运动,按惯例我们一般把S叫静系,把S
’叫动系。静系S上固定着两个钟P和Q,两者都在x轴上,P钟在S系的坐标原点上。动系S
’上的坐标原点上固定着一个钟A,运动方向沿x轴正方向。S系和S
’系的x轴和x'轴共线,y轴与y'轴始终平行,图中为不使图象重叠有意将x轴和x'轴错开,A钟和P钟也没有严格的画到坐标原点上。另外假设在两个坐标原点O和O
’重合的瞬间钟A和P都恰好开始计时,即A和P相遇时A和P的读数是0。另外S系中的人员已将P和Q这两个钟对准,走时分毫不差。
为了使问题便于理解,假定A、P、Q都是同厂出品的一种特制的纳秒钟表,如下面的第二个图所示。指针每转一圈表示是20纳秒,即2×10
-8秒。
若S
’相对S以速度u=0.6c运动,在S系上测的P、Q之间的距离是L=1.8米,求以下各小题:
(1)、从A、P相遇到A、Q相遇,在S系看来经过了多长时间?在S
’系看来经过了多长时间?
(2)、A、P相遇时,S系的观察者看到的Q终的读数是多少?而S
’系看到的Q钟的读数是多少?
(3)、从A、P相遇到A、Q相遇,在S系的人看到A钟慢了多长时间?
(4)、从A、P相遇到A、Q相遇,在S
’系的人看到P钟经过了多长时间?是比 S
’中的钟快了还是慢了?Q钟呢?
解: 此题中
^2}{c^2}}=0.8)
下面将直接应用此结果。
(1)、从S系看,P、Q之间的距离是L=1.8米,而钟A相对与S系的速度与S
’相对与S的速度是一样的,都是u=0.6c,所以从A、P相遇到A、Q相遇,在S系看来经过的时间是

即,从A、P相遇到A、Q相遇,在S系看到P钟和Q中的读数都是从0s变化到了10ns,如下图所示。
从A、P相遇到A、Q相遇,在S
’系看来经过的时间是不一样的。下面用两种方法进行计算。
方法1、注意到P、Q之间的距离L=1.8m是在S系中的测量结果,P和Q相对于S系是静止的,相对于S
’是运动的,运动速度是-u,根据尺缩效应,在S
’系中测量P、Q之间的距离是
^2}{c^2}}=1.8\sqrt{1-\frac{(-0.6c)^2}{c^2}}=1.44m)
即在S
’系看来,当A、P相遇时,钟到Q
’的距离是14.4m。也可以说,在S
’系看来,从A、P相遇到A、Q相遇,Q通过的距离是L
'=1.44m。因为Q相对于S
’的速度是-u,方向沿-x'。所以从A、P相遇到A、Q相遇,在S
’系看来经过的时间是

这也是A钟和Q钟相遇时,A钟的读数,如上图所示。
方法2、从A、P相遇到A、Q相遇,在S系看来经过的时间是t
aq =10ns,而对S系而言,A钟是运动的钟,根据钟慢公式 ,可列出
得
