对【21楼】说: 声学相对论的初等数学导出 声学相对论就是以声速为参考速度的相对论,以区别以光速为参考速度的相对论. 声学相对论可从下面的声学问题中提出: 某汽船静止,但有风吹向悬崖,风速10m/s,船上发出一声鸣笛,旅客3s后听到前方反射回来的回声,求汽船离悬崖多远?(无风声速为340m/s).顺风时,声速为风速和无风声速之和而反射回来,声速应为无风时声速与风速之差.解此问题的公式如下: (问题摘自北大附中远程教育网-基础知识资源库) S / (c0+V)+S / ( c0 - V) = △t (1) 式中 S - 船与悬崖的巨离(有风时) △t - 回声时间间隔(有风时) c0--无风声速 V - 风速 由式(1).,当V=0时 △t0 = 2S0/c0 (2) 式中 S0 -无风时船与悬崖的巨离 △t0-无风时回声时间间隔 由式(1)得到 S = c0(1-V2/ c02)△t /2 (3) 从式(3)可以看出,S假设是固定的,则时间间隔是变化的,反之假设时间间隔是固定的,则S是变化的.或两者都是变化的.用实验即可判断. 实验之前最好充分讨论,这就是声学相对性讨论. 由式(3),根据欧几里德定理(相似直角三角形的定理),可得到 c02 - V2 = 2S c0/△t = c0 c* = C 2 (4) 式中 c* = 2S /△t (5) C -有风声速 不妨设AB两点间的距离为2S0,无论有风,无风,都不改变2S0值,即 2 S 0 = c0△t0= c△t (6) 式中 △t -有风时间间隔 由式(6), 式(4), 式(3)可得時空相对性公式 △t = △t0/(1-V2/ c02)1/2 (7) S = S 0(1-V2/ c02)1/2 (8) 从以上,我们看到,物理正在哲学化,距离,时间间隔,声速都有相对和绝对的两重性。 |