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地面有一雷达站,当飞机向雷达靠近时,相对论如何计算飞机的速度?
[楼主] 作者:董银立  发表时间:2008/06/06 17:44
点击:1320次

地面固定一声纳,可以发射一固定频率为100赫兹的超声波,当汽车向声纳靠近时,汽车接受到的超声波的频率变大了,频率变成150赫兹,请计算:1、汽车相对声纳的速度1;2、汽车相对超声波的速度2。

答案:1、速度1=(150-100)*(314/100)=157米/秒

-----2、速度2=150*(314/100)=417米/秒


地面固定一雷达,可以发射一固定频率100000赫兹的电磁波,当飞机向雷达靠近时,飞机接受到的电磁波的频率变大了,频率变为100001赫兹,请计算:1、飞机相对雷达的速度1;2、飞机相对电磁波(光波)的速度2。

经典理论和相对论的计算结果是否一样?

※※※※※※
当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
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 [2楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/06/06 22:14 

答:不一样.按照我的理论应当是
   υ′=υ。(c + u )/(c — u )
得  u = 1499.9925 m/s
 [3楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/06 22:56 

问题1解:根据我给出的声多普勒效应频率转换公式f'=f*sqrt((U+V)/(U-V))
V=(f'f'-ff)U/(f'f'+ff)=120.77米/秒
汽车相对声纳的速度是120.77米/秒
“汽车相当于超声波的速度”,因该问题本身在逻辑上不严谨,故暂不做回答。

按经典多普勒效应频率转换公式f'=f(U+V)/U

V=U(f'/f-1)=157米/秒

问题2解:根据爱因斯坦给出的光多普勒效应频率转换公式f'=f*sqrt((C+V)/(C-V))
V=(f'f'-ff)C/(f'f'+ff)=30公里/秒
同理,“飞机相对电磁波(光波)的速度”,因该问题本身在逻辑上不严谨,故暂不做回答。

按经典多普勒效应频率转换公式f'=f(C+V)/C

V=C(f'/f-1)=30公里/秒



 

 [4楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/06/07 16:15 

匆忙中我算错了。把“飞机接受到的电磁波的频率”当成了雷达站接收的返回频率了。正确的算法应当是
υ′=υ。SQRT [(c — u )/(c + u )]
u = 2999.985 m/s
[楼主]  [5楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 09:29 

我认为飞机的速度应该是:

1、相对雷达的速度1=(100001-100000)*(300000/100000)=3公里/秒

-----2、相对光波的速度2=100001*(300000/100000)=300003公里/秒


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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [6楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 09:30 

5楼是按经典理论计算的,不知相对论如何计算?

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [7楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/06/10 10:20 

用爱氏相对论我不会算.请问爱氏的嫡系传人——沈建其先生。
 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2008/06/10 11:25 

关于超声波那道题目,可以用相对论计算(称呼方法A),结论数值与董的答案相差只一点点.

关于电磁波那道题目,用相对论计算, 数学公式与方法A一模一样.
另,由于频率变为100001赫兹,只变化了十万分之一,说明飞机的速度不是特别大,所以这道题目也可以用牛顿理论做近似计算,方法与董的声波题目计算方法一样.

结论: 这两道题目(声波,电磁波)既可以用牛顿理论计算,也可以用相对论计算,数字结论虽然有差别,但相差微小.
 [9楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2008/06/10 11:43 
 [10楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2008/06/10 11:45 

细致评论3-5楼:


4楼马国梁用相对论计算,5楼董使用牛顿理论计算. 我早已说过,对于这道飞接受电磁波的题目,"既可以用牛顿理论计算,也可以用相对论计算,数字结论虽然有差别,但相差微小", 所以4楼与5楼的答案非常接近,都是接近于3000米每秒.


不过,马国梁, 你的υ′=υ。SQRT [(c — u )/(c + u )] 是不是应该改为υ′=υ。SQRT [(c +u )/(c -u )], 这样答案是3000.015米每秒. 应该比董的3公里每秒(牛顿理论)高一点点,不应是低一点点吧.


请马国梁也看3楼的平阳先生的解答:
问题2解:根据爱因斯坦给出的光多普勒效应频率转换公式f'=f*sqrt((C+V)/(C-V))
V=(f'f'-ff)C/(f'f'+ff)=30公里/秒


我看, 平阳先生公式对了,但结论是30公里/秒,似乎比你们的大了10倍,可能是因为粗心错误.

看来每个人都表现不错,但都要挨打一下屁股.


此外,平阳先生还提供:
问题1解:根据我给出的声多普勒效应频率转换公式f'=f*sqrt((U+V)/(U-V))
V=(f'f'-ff)U/(f'f'+ff)=120.77米/秒
汽车相对声纳的速度是120.77米/秒


对于声波,平阳先生的相对论计算套用了光波的相对论计算. 我认为,思路可以套用,但不可以绝对套用.声波的相对论计算不是f'=f*sqrt((U+V)/(U-V)). 看这个公式显然无法退化为牛顿力学中的声波公式. 所以,f'=f*sqrt((U+V)/(U-V)) 错误. 我可以推导出一个声波的相对论计算,但形式比较复杂.我不再提供了.


 [11楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/10 12:23 

是3000米/秒,我少输了一个“0”。谢谢沈博士指正。声波的相对论计算公式是什么样的?请沈博士给出结果,好吗?毕竟这是所有物理学教科书没有的,应该让大家见识一下。
 [12楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/10 12:28 

声多普勒效应公式f'=f*sqrt((U+V)/(UC-V))=f(U+V)/(U*sqrt(1-VV/UU))=fU*sqrt(1-VV/UU)/(U-V)),若V>>C,忽略sqrt(1-VV/UU)项,则声多普勒效应公式可简化为f'=f(U+V)/U或f'=fU/(U-V)。
[楼主]  [13楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 12:50 

对【10楼】说:

我要是计算式不是俩坐标系中的速度“变换式”。我要你给出飞机的速度V和频率、光速C之间的函数关系式。



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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [14楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/10 12:58 

对飞机而言,它能测量到的声速和光速都是固定值,即在介质中传播的声速值和光速值。
[楼主]  [15楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 13:10 

对飞机而言,它能测量到的声速和光速都是固定值,即在介质中传播的声速值和光速值。
_____________________________________________________________________
当飞机相对介质(声煤质或光煤质)运动时,飞机相对声波或光波的速度就改变了。

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [16楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/10 15:01 

 

是的,改变了。但是,测不到。

[楼主]  [17楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 16:09 

是的,光速不变原理错了,但是,大臣们不承认。

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [18楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/06/10 16:19 

沈先生:我又算了一遍,前边没错!当飞机趋近时取 u 为负值,和你的公式一样。
[楼主]  [19楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 16:20 

我认为飞机的速度应该是:

1、相对雷达的速度1=(100001-100000)*(300000/100000)=3公里/秒

-----2、相对光波的速度2=100001*(300000/100000)=300003公里/秒
______________________________________________________________________
如果无法否定上述计算,光速不变原理就错了。

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
[楼主]  [20楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/10 16:26 

相对雷达的速度1=(飞机系的频率-波源的固有频率)*波长=3公里/秒

相对光波的速度2=飞机系的频率)*波长=300003公里/秒

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [21楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/10 19:09 

to 董银立:
你是如何定义“相对光波的速度2”的?
是相对刚从声纳发射出的光波?
还是相对在途中传播的光波?
亦或相对到达飞机的光波?

请明示
[楼主]  [22楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/11 08:28 

to郭君峰

你继续在你的“声速不变原理”中陶醉吧。

我没有兴趣和你玩。

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?
 [23楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/11 13:01 

to 董银立:
卡壳了吧?你也继续为你的疑惑努力求解吧!
[楼主]  [24楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/11 13:11 

to郭君峰


你是如何定义“相对光波的速度2”的?【【【书上有“观测者相对声波的速度”这个定义】】】
是相对刚从声纳发射出的光波?
还是相对在途中传播的光波?
亦或相对到达飞机的光波?【【【不论是相对刚发射出的、在途中、达到飞机的都一样。】】】

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 [25楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/11 13:41 

若发射器与接收器之间以相对速度V相互靠近,则真空中的光速:
1、从发射器发出时,相对于发射器为C(可测),相对于接收器为C+V(不可测)。
2、在传播的路途中,相对于发射器为C-Vi(不可测),相对于接收器为C+Vi(不可测)。
3、当到达接收器时,相对于发射器为C-V(不可测),相对于接收器为C(可测)。
其中,Vi为发射器和接收器之间任意点的以太相对于发射器或接收器的流动速度。
[楼主]  [26楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/11 13:48 

对【25楼】说:

可以测!

测量一下频率,再测量一下波长,频率*波长就可以了。



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 [27楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/11 13:50 

如果有光在传播,你却没看到,你能承认它存在吗?
[楼主]  [28楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/11 13:54 

对【27楼】说:

你看不到电磁波,它就不存在了?

郭峰君,鉴于你的智商、品德、心理等问题,请你离我远点。我没兴趣搭理你。



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 [29楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2008/06/11 16:59 

凡事讲求以理服人,你发脾气图什么呢?
[楼主]  [30楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/06/15 20:50 

例如从运动汽车内说话声音传到车外空气中的速度就是一次性突变过渡的,【【【不论是突变还是渐变,结果都一样,都何以看到光行差和多普勒效应,比如,火车在地面跑,汽车在火车上跑,人在汽车里跑,人可可以看到光行差和多普勒现象!与人直接在地球上跑一模一样!】】】光速在不同引力场界面上的过渡就是这种情况,【【【何以见得??】】


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