추가 매달린 줄을 끊는다. 체중계의 눈금이 가장 작아지는 경우는?
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그림의 추가 위-아래로 흔들린다. 체중계의 눈금이 가장 커지는 때는?
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일정한 속도로 달리는 열차의 양 끝에 설현과 성소가 후레쉬를 들고 서 있다. 열차의 중앙에는 광센서가 놓여 있어서 양쪽에서 오는 빛을 동시에 받는 경우만 불이 켜진다. 설현과 성소가 동시에 후레쉬를 켠다. 지상에서 구하라가 이들의 실험을 관찰하고 있다. 구하라는 중앙의 광센서에서 불이 켜지는 것을 확인할 수 있을까?
설현 생각: 설현이나 성소로부터 중앙까지 거리가 같고 빛의 속력은 언제나 c이므로 중앙의 광센서에 동시에 도달하여 불이 켜지게 된다. 따라서 구하라도 센서의 불을 볼 수 있다.
구하라 생각: 구하라가 보기에도 설현(열차가 가는 방향으로 빛을 쏨)과 성소(열차가 가는 방향 반대로 빛을 쏨)의 후레쉬에서 나오는 빛은 중앙을 향해서 c의 속력으로 움직인다 (특수 상대성 기본가정2). 설현이 쏘는 빛이 진행하는 동안 센서는 멀어지고, 성소가 쏘는 빛에는 가까워진다. 따라서 성소가 쏘는 빛과 설현이 쏘는 빛은 센서에 동시에 도달할 수 없으므로 센서의 불은 켜지지 않는다.
누구의 생각이 맞을까? 틀린 사람은 어디서 잘못을 저질렀는가?
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설현과 성소가 KTX 철로변에 일정한 거리 L만큼 떨어진 상태로 페인트 붓을 들고 서 있다. 일정한 속도로 달리는 KTX가 두 사람의 앞에 지날 때 동시에 KTX에 붓칠을 한다. KTX에는 구하라가 타고 있다. 설현과 성소가 칠한 페인트 자국의 거리를 구하라(또는 KTX 승무원)가 잴 때 얼마로 어떻게 나올까?
성소 생각: 구하라가 볼 때 성소와 설현의 사이 거리는 길이 수축에 의해서 L보다 줄어들어 보인다. 따라서 KTX의 페인트 자국은 L보다 작을 것이다.
설현 생각: KTX에 생길 두 페인트 자국의 사이 거리는 설현과 성소가 볼 때 길이 수축 때문에 짧게 보여야 하고 이 거리는 지상의 설현과 성소의 사이 거리와 같아야 한다. 따라서 구하라가 보는 페인트 자국의 거리는 L보다 커야 한다.
누구의 추론이 맞는가? 틀린 사람은 어디서 잘못을 했는가?
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