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그림은 정지한 관찰자 A에 대해 관찰자 B, C가 탄 두 우주선이 서로… | [소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차
그림은 정지한 관찰자 A에 대해 관찰자 B, C가 탄 두 우주선이 서로 반대 방향으로 0.8c0.8c의 속력으로, 입자가 B와 같은 속도로 등속도 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. p, q는 A에 대해 고정된 두 점이고, 입자는 p에서 생성되어 q에서 소멸한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, cc는 빛의 속력이다)
<보 기>
ㄱ. 입자의 질량은 A의 관성계에서가 B의 관성계에서보다 크다.
ㄴ. 입자의 수명은 A의 관성계에서가 B의 관성계에서보다 길다.
ㄷ. C의 관성계에서, A의 시간은 B의 시간보다 느리게 간다.

문제 이미지
1
ㄱ
2
ㄷ
3
ㄱ, ㄴ
4
ㄴ, ㄷ
5
ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

옳은 진술은 입자의 질량과 입자의 수명이 A의 관성계에서 더 크다(길다)는 것이다.

입자는 B와 같은 속도로 움직이므로 B의 관성계에서는 정지해 있고, A의 관성계에서는 0.8c0.8c로 운동한다. 따라서 A의 관성계에서 상대론적 질량과 수명이 γ=53\gamma=\dfrac{5}{3}배로 나타난다.

  • 입자의 질량은 A의 관성계에서가 B의 관성계에서보다 크다 — 옳다. 운동하는 입자의 상대론적 질량은 정지 질량의 γ\gamma배이다.
  • 입자의 수명은 A의 관성계에서가 B의 관성계에서보다 길다 — 옳다. B계의 수명이 고유 수명이고, A계에서는 시간 지연으로 길어진다.
  • C의 관성계에서 A의 시간이 B의 시간보다 느리게 간다 — 옳지 않다. C에 대해 A는 0.8c0.8c, B는 약 0.98c0.98c로 더 빠르므로 B의 시간이 더 느리게 간다.

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