Класична формула: 4,5*10^8 м/с, релятивістська: 2,9*10^8 м/с; за релятивістською формулою результат відчутно менший, тому релятивістський ефект при таких швидкостях треба обов'язково враховувати.
Объяснение
Класична формула: переходимо в систему координат, в якій тілом відліку є тіло, що рухається зі швидкістю 2*10^8 м/с. В ній швидкість другого тіла дорівнюватиме (вона й дорівнюватиме відносній):
v(2)=v(2)+v'(1), де v'(1)= - v(1), тобто ми взяли першу швидкість з протилежним напрямком. Оскільки, напрямки v(1) i v(2) - протилежні, то напрямки v'(1) і v(2) однакові, тому v(2)=2,5*10^8 м/с + 2*10^8 м/с = 4,5*10^8 м/с.
В релятивістській формулі ми ще ділимо на
( 1 + (v(1)*v(2))/c^2) = 1+ (5*10^16)/9*10^16 = 14/9;
4,5*10^8 м/с : 14/9 = 2,9 * 10^8 м/с.
υ1 - скорость велосипедиста
υ2 = 2υ1 - скорость мотоциклиста
Δt = 40 мин
Найти: t - ?
Начальный момент времени совпадает с моментом начала движения мотоциклиста.
Оба тела движутся в одном направлении, к моменту старта мотоциклиста велосипедист будет находиться в точке с координатой х01 = υ1*Δt
Составим уравнения движения обоих тел:
x1 = x01 + υ1*t - уравнение движения велосипедиста
x2 = υ2*t - уравнение движения мотоциклиста
В момент, когда мотоциклист догонит велосипедиста их координаты будут равны, т. е. x1 = x2
x01 + υ1*t = υ2*t
υ1*Δt + υ1*t = υ2*t
υ2*t - υ1*t = υ1*Δt
t*(υ2 - υ1) = υ1*Δt
t = υ1*Δt / (υ2 - υ1) = υ1*Δt / (2υ1 - υ1) = Δt = 40 мин
Таким образом мотоциклист догонит велосипедиста через 40 мин после начала своего движения.