Question

Помогите разобраться с задачей. В вагоне поезда который едет со скоростью 180 км/ч или 50 м/с сидит человек. В это время наблюдатель с улицы наблюдает за движущемся составом и в момент как вагон с пассажиром проносится, он роняет предмет. Момент падения предмета замедлится для наблюдателя? Объясните пожалуйста!

Answer 1

Ответ: Давайте уточним.  Предмет роняет тот, кто находится на улице.  А наблюдателем является пассажир поезда.  Затем, надо четко понимать, что начало какого-либо действия или процесса , т.е. "момент" не имеет длительности во времени.  Таким образом замедляется не момент. т.е не начало падения предмета, а сам процесс падения.  

Данный постулат вытекает из общей теории относительности, в которой доказано, что время протекания каких либо процессов замедляется в некоторой системе координат если это система координат движется с некоторой скоростью. Т.е. для человека двигающегося с некоторой скоростью время замедляется. Таким образом, для человека, едущего в поезде процесс падения предмета будет казаться более длительным, чем для наблюдателя вне поезда.  

Правда необходимо уточнить. Простым глазом этой разницы не заметить, потому, что при такой небольшой скорости замедление времени будет незначительным.

Answer 2

Для понимания этой ситуации, давайте разберемся в двух относительных системах отсчета: одной изнутри поезда и другой извне, на улице.

1. Изнутри поезда: Когда человек сидит внутри вагона поезда, он движется со скоростью поезда, то есть со скоростью 180 км/ч или 50 м/с. Для него законы физики внутри поезда работают так же, как и для любого другого человека в покое.

2. На улице (для наблюдателя): Наблюдатель, находящийся на улице, видит поезд движущимся со скоростью 180 км/ч. Когда вагон с пассажиром проносится мимо него, наблюдатель видит, что человек внутри вагона движется вместе с поездом со скоростью 180 км/ч. Для наблюдателя тоже применяются законы физики, как если бы он стоял на покое.

Теперь давайте рассмотрим момент, когда наблюдатель роняет предмет. Предмет также двигается вместе с наблюдателем со скоростью поезда (180 км/ч) и вниз (под действием силы тяжести). Для наблюдателя внутри поезда, этот предмет падает вертикально вниз, как и всякий предмет, брошенный вертикально.

Следовательно, для наблюдателя на улице и для пассажира внутри поезда, момент падения предмета не замедляется. Оба видят, что предмет двигается вертикально вниз с постоянной скоростью, которая определяется гравитацией, а не скоростью поезда.