如果有一根很長很長的棍子,以一端為圓心旋轉,足夠另一端的線速度接近光速,請問會發生什麼,繼續加速呢?

問題是我自己開腦洞想的,請大家多多指教~


會彎


謝邀!同意@ATP合成酶 , 會彎。 因為角速度在外圍變的很小。主要原因是外圍的線速度當接近光速時,長度收縮效應明顯。圓心處轉過 theta 角,外圍轉過 R *theta *gamma。 gamma 是(1-(v/c)^2)^-0.5。 而 R並不會收縮 因為垂直於運動方向。 所以 外圍 轉過的角為 gamma theta。 是一個小於theta 的角。 所以 角速度的下降導致外圍速度被光速限制住。而由於角速度的下降,棍子變彎。持續的加速,即持續的加角速度,相對論效應會在從圓心到外圍的更短的距離上 顯現出來(原來1000米處線速度達到0.9c,加速後,在100米處達到0.9c)。所以會彎曲會更嚴重。


外面的質量越來越大,杆子彎得越來越厲害,最後斷掉。

如果是絕對剛體,外部接近光速的時候應該是轉不動了(絕對剛體也就是假設杆子不形變,也就是說桿內應力傳播速度無窮大,這個假設已經違背相對論了),這時候需要無窮大的力來驅動。


銀河懸臂就是連接不是很緊密的棍子


先考慮簡單的,如果圓心只轉一瞬間再回到原位,不再給動力。這時候應該會有一道波浪從桿的這頭傳遞到桿的另一頭。傳遞速度應該和聲速(桿內聲速)接近吧。不考慮能量損耗,如果有損耗那傳播幾十米浪花就沒了。

如果圓心轉動一定角度並固定,那就相當於源頭不斷的有浪生成,許多小浪疊加在一起形成一個大浪。但是不是無限疊加。最後末端還是一個浪花,不會達到光速的。

……修改第二種情況,因為靠近圓心的桿早就已經彎了,所以波浪的源頭會不斷移動,具體來說這個源頭會跟著第一浪的尾巴走。所以第一浪不斷的和無窮無盡的小浪重疊,最後變成一個超級大浪,在途中把桿折斷。

如果圓心一直轉,那就相當於源頭不斷生成越來越大的浪,最後超過極限,在最大的波峰到來之時就斷了。斷的位置應該就在圓心附近,半個波長的長度?不清楚。

以上均為臆測。


謝邀。

樓上說得對,先彎後斷。


我們換個角度,末端線速度接近光速的同時,給予棍子旋轉的能量也成指數增長,末端為光速的時候,角速度為360c/2pir,對總體動量求微分方程,這裡我沒立,簡單套用下,棍子會斷。


一定會斷


樓上說的是


推薦閱讀:

一升水能浮起一公斤的木頭嗎?
物理主義最後恰恰是在論證『神』可能是存在的?
宏觀世界,或者日常生活中有沒有不對易測量的例子?
如果鑽石是最硬的物質,那早期工匠不用激光怎麼切割呢?

TAG:相對論 | 理論物理 | 宇宙 | 物理思考 |