(1) 以地面为参照系,静质量为M0的火箭达到高速v时,能量为 E=M0c^2/√(1-v^2/c^2),动量为 P=M0v/√(1-v^2/c^2);
分裂后前半截的能量为 E1=m0c^2/√(1-v~^2/c^2),动量为 P1=m0v~/√(1-v~^2/c^2);
后半截能量为 E2=m0c^2,动量为 P2=0;
根据能量守恒得:M0c^2/√(1-v^2/c^2)=m0c^2/√(1-v~^2/c^2)+m0c^2 -----------①
根据动量守恒得:M0v/√(1-v^2/c^2)=m0v~/√(1-v~^2/c^2)+0 ------------②
①式除以②式得:c^2/v=c^2/v~*(1+√(1-v~^2/c^2))
两边相消并移项得:v~/v-1=√(1-v~^2/c^2)
两边平方得:(v~/v)^2+1-2v~/v=1-v~^2/c^2
即:v~^2-2vv~=-v~^2*(v^2/c^2)
化简得:(1+v^2/c^2)v~^2=2vv~
于是得:
v~=2v/(1+v^2/c^2)
所以 v~/v-1=√(1-v~^2/c^2)=2/(1+v^2/c^2)-1=(1-v^2/c^2)/(1+v^2/c^2)
代入①式或②式得:
m0=(M0/2)√(1-v^2/c^2)
(2) v=0.6c,则
m0=(M0/2)√(1-v^2/c^2)=(M0/2)√(1-0.6^2)=M0/1.6=5M0/8=0.625M0
v~=2v/(1+v^2/c^2)=2*0.6c/(1+0.6^2)=15c/17≈0.882c