Question

关于爱因斯坦“同时的相对性原理”要从“爱因斯坦的奶牛梦”说起：在一个风景如画的牧场上有许多奶牛在带电的栅栏附近懒散的吃着草，农夫给栅栏通上电时，当电流到达奶牛位置时奶牛就会跳起来．如图所示，在 A 位置的农夫合上电源开关起，电流以光速 c 向奶牛的方向运动，三头奶牛 B、C、D 距 A 位置的农夫、E 位置的爱因斯坦的距离如图所示．观测者只有在奶牛跳起这一现象的光到达观测者眼睛时，才认为奶牛正在跳起．

（1）农夫看到三头奶牛是同时跳起还是先后跳起？
（2）若从农夫合上电源开关瞬时开始记时，农夫看到三头奶牛跳起距他闭合开关的时间分别是多少？
（3）爱因斯坦看到三头奶牛是同时跳起还是先后跳起？为什么？
（4）根据以上题目所提供信息和你的计算情况你能得到什么样的结论？

Answer 1

分析：（1）速度一定，通过的距离不同，所用时间不同；
（2）已知距离和速度，利用t=

S

v

计算所用时间；
（3）不同物体运动的速度和距离都相同时，所用时间相同．
（4）对于同一类事件，由于观察者的位置不同，看到其发生的时间是不同的．

解答：答：
（1）农夫看到牛跳起，是牛跳起时反射的光进入他的眼睛，因为三头牛距离农夫的远近不同，所以对农夫来说三头牛是依次跳起的．
（2）由图知，当在A位置的农夫合上电源开关起，电流以光速向奶牛的方向运动，
当B牛受到电击跳起的景象回到农夫眼前所用总的时间为：

2S1

C

，其中C为光速，
同理农夫看到C位置的牛跳起距开关合上的时间为：

2S2

C

；
农夫看到D位置的牛跳起距开关合上的时间为

2S3

C

．
（3）对于在农夫对面E点的爱因斯坦来说，由于光和电传播的速度相同，因此，他看到的是三头牛同时跳起．
（4）对于同一类事件，由于观察者的位置不同，看到其发生的时间是不同的．

点评：此题属于易错题，容易出错的地方是误认为人看到牛跳起时，光通过的距离是单程．