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极轨卫星与旋转系
[楼主] 作者:云野鹤  发表时间:2008/11/17 20:07
点击:4019次

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[楼主]  [2楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/18 09:39 

xhzjzs怎么又跑了?
还是从简单开始吧,先弄清楚最基本的参考系概念再去说高深理论,否则只能越说越乱
 [3楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/18 11:19 

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[楼主]  [4楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/18 16:31 

呵呵,你还是念念不忘你的“光介质”
地球赤道的线速度465m/s相对是一个假想的静止空间,这个假象空间以地球质心为静坐标原点,认为地球质心静止或直线匀速运动,所有运动都相对于该静止原点,这实际上就是一个相对的绝对惯性系,说其相对,是因为忽略了地球质心绕日公转以及太阳系在宇宙空间的运动,也就是说地球质心并非严格静止(或直线匀速运动)
尽管地球质心也在运动,但是分析北极炮弹或极轨卫星之类相对太阳系(或宇宙空间)属于小尺度、短时间的运动,完全可以将地球质心做为惯性参考系

这应该就是你的光介质,如果我理解不错,你的光介质就是以地球质心为静止原点的(相对)惯性系参考
既然是参考系,我们还是统一到参考系的名称,以免混乱


★★这里有个问题,卫星速度的绝对静止系是光介质。而飞机为什么不是,如果是,向西飞,速度应该先减小到0(掉到地上去了)再增大。
顺便问一下,有没有太阳极轨卫星的资料?这对于研究地球公转是什么系很有帮助
。★★

卫星靠的是离心力(或相对地球质心的向心加速度),而飞机靠的是空气的升力
如果飞机相对空气的速度为0,无疑它会掉下来,它相对地表的速度形成的离心力微不足道,就像人在赤道和极点,体重是会有些许变化,但是变化非常小,无论在赤道上静止不动,还是以465m/s的速度向东或向西奔跑,体重变化不大
如果卫星在惯性系的速度为0,尽管地球会观测到他具有向西的速度,但是他肯定沿惯性系的直线掉向地心

另外,没听说过太阳极轨卫星,所有的彗星好像也有偏角,不知道是否存在过太阳极轴的彗星,如果需要,我倒是可以作出动画,我想和1楼的示意图没什么区别

 


好了,现在开始操练1楼的问题
在地球上测得极轨卫星在沿经线方向匀速飞行的同时,还在纬线方向作变速运动,速度变化为v2=ΩRsin(ωt)
加速度为a=-2ΩωRcos(ωt)
这就是科里奥利加速度,简称科氏加速度
相应的f=ma=-2mΩωRcos(ωt)就是科氏力
始终垂直于卫星运动方向(卫星南北运动,科氏力出现在东西方向)

以地球旋转系的观点,正是余弦规律的科氏力f=-2mΩωRcos(ωt),导致卫星在纬线方向速度分量的正弦变化v=ΩRsin(ωt)
(类似简谐运动)

这是地球旋转系对卫星的曲线运动给出的解释,引入了虚拟的科氏惯性力,只有这样才能避免与外力是改变物体运动状态的原因冲突,因为非惯性系在没有作用的前提下,同样不允许出现纬线速度分量变化
也就是为了在非惯性系继续遵守牛顿绝对惯性系理念,不惜引入无施力者的虚拟惯性力
(非惯性系中的惯性力概念从初中就开始灌输了,地理学中的地转偏向力就是科氏惯性力)

其实在惯性系看来,这一切都不存在,卫星老老实实地绕地心作圆周运动,没有其他速度分量,没有科氏力

 

虽然很多人对惯性系和非惯性系认识混乱,但是我想这些对你来说都是基本知识,无须强调,我所以说这么多,是为了引出以下问题

 

如果地球无自转,卫星在地面的投影仍然是1楼示意图的那条曲线,纬线方向速度分量变化同样遵循v2=ΩRsin(ωt)

这次是太空观察者(惯性系)、地球观察者(同为惯性系)都看到了卫星纬线方向的曲线运动

这就肯定是有真实外力参与其中,而不是任何虚拟力

现在只能肯定这个真实外力只存在于纬线方向

先不管这个真实外力来自何方(回头再找施力者),他的表达式应该是什么?

f(t)=?

 

这可不是在考你,请不要误解,事实上到现在我也不能肯定地给出上式,所以总想做实验进行验证

我是想借助你的智慧和学识,彻底弄清楚它

呵呵,内容有点多,慢慢看吧

 [5楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/18 17:34 

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 [6楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/18 17:52 

f(t)=-2mΩωRcos(ωt),即用非叉乘形式表达科式力。
您是不是想说明:在地面观测者来看,同一条曲线。
在非惯性系找不到施力物体,在惯性系却能找到施力物体。

 

 飞机靠的是空气的升力
------------------------

我差点给忘了,应该如此。这就说明有绝对运动和绝对动能外加绝对静止系。

 [7楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/18 19:18 

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 [8楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/18 19:57 

对【4楼】说:

这是地球旋转系对卫星的曲线运动给出的解释,引入了虚拟的科氏惯性力,只有这样才能避免与外力是改变物体运动状态的原因冲突,因为非惯性系在没有作用的前提下,同样不允许出现纬线速度分量变化
也就是为了在非惯性系继续遵守牛顿绝对惯性系理念,不惜引入无施力者的虚拟惯性力
(非惯性系中的惯性力概念从初中就开始灌输了,地理学中的地转偏向力就是科氏惯性力)

其实在惯性系看来,这一切都不存在,卫星老老实实地绕地心作圆周运动,没有其他速度分量,没有科氏力

%%%%%%%%%%%%%55

问题就出现在这里。就是“外力是改变物体运动状态的原因”这个物理含义。此含义是“不确切的”。实际上,在牛顿的第一定律里,要使其“物理意义”成立。是有条件的,首先就是在“各向同性”背景空间里(这是最重要的前提);其次,在没有外力的作用下,物体总是保持直线匀速运动。所以,准确地说“仅在各向同性背景空间里(有个静止的坐标系),外力是改变物体匀速直线(相对基准参考系)运动状态的原因。”

 

所以,如此地“糊涂”的说法,就是因为没有“限制”的条件。

你在此的“物体运动状态”是“扩大”了的说法,因为,物体的运动状态,在牛顿里仅是“匀速直线运动”状态。不能扩大为“任何运动状态”。而你在此的实际上指的是“直线匀速”运动状态。因为是曲线了(加速运动了,向心的),你就认为是“改变了的运动状态”,就有了“外力”了。(问题的关键是:已经不是在“基准参考系”的背景空间的曲线,而是“加速系”(旋转)坐标下的“曲线”了。如此的曲线仅具有“运动学”的意义,如果恢复到动力学的意义,必须把此“旋转的”参考系“变换”回到基准参考系来。再运用牛顿力学的动力学定律,才是确定的有实际的物理意义的。

上面的话,就是说,我们的此方面的知识是有"缺陷"的.这正是中学或大学的学生都认为'力学'(动力学)是最不好学的说法的原因。就是说,此方面的知识“不清晰”,如果“清晰”了,分析习题及做习题,就象做光学的习题一样的“轻松”。

但是,这不仅仅是基本概念(如参考系、力等概念)的上的重新“确定”,也必须在“原理定律”上重新的“改变”,才可以达到“清晰”。比如,“力”概念,本来是物体对物体的直接作用,但是在“虚构力”上,实际是仅从“运动状态”上来“确认”力的,这就“片面”了,就出现了如此的“荒谬的”虚构力来。我在我的《受力的物体内部到底发生是什么情况》的文章里,就指出了,决定物体是不是“受力”的状态,不取决于“运动状态”……。这正是因为需要符合“客观事实”,才做如此的“改变”。

 [9楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/18 20:22 

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 [10楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/18 20:36 

我在此方面“遵从牛顿的原则”:在科学上,决不虚构或假设一个世界上不存在的“东西”。有的人把“抽象的”东西当作了“虚构”,就以为科学都是可以“虚构”的。这是误解。理论的抽象的东西有具体的东西的说明。而真正的“虚构”的东西,是没有具体的东西的说明的,本身就当作了具体的东西了。

 

虽然牛顿说了“引力”这个“虚构的东西”。但是他已经声明了,他自己不承认有“引力”(超距作用)。仅当作没有办法的“说法”。

云野鹤已经是透彻地理解“科氏力”方面的的知识的,对于“虚构力”问题,对他来说,要改变如此地“虚构”认识,仅是个“脑筋急转弯”的事。没有什么“难”的。因为他已经具备了“理解的基础”了。

[楼主]  [11楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/19 10:43 

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[楼主]  [12楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/19 10:54 

[6楼] 作者:xhzjzs

f(t)=-2mΩωRcos(ωt),即用非叉乘形式表达科式力。
您是不是想说明:在地面观测者来看,同一条曲线。
在非惯性系找不到施力物体,在惯性系却能找到施力物体。

====================================================

我认为是f(t)=+2mΩωRcos(ωt),但是需要推导,只这样说是不够的,直接参照科氏力形式说服力也不够
你的理论也不要保密了,拿出来吧,有人剽窃,是你的荣幸,就怕没人理你,呵呵

惯性系直线运动,非惯性系曲线运动,f(t)可以没有施力者,也找不到
惯性系曲线运动,f(t)不只是能找到施力者,而是必须找到,否则牛顿定律不保

 

还有一点:我们的努力就是要解答“为什么用叉乘”,也就是在解释“左(右)手螺旋定则”,呵呵,在某种意义上说,我们正在试图证明“公理”

 [13楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/19 12:12 
 [14楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/19 12:14 
 [15楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/19 12:17 
 [16楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/19 12:18 
 [17楼]  作者:119.48.36.*  发表时间: 2008/11/19 12:22 

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 [18楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/19 12:25 

我的理论还没有写完,就不拿出来讨论了。我不喜欢有人剽窃,所以暂时保密,统一牛顿力学与光学的理论,怎么随便让人剽窃呢,我才不想跟剽窃者纠缠呢。+与-是小问题。

 

以前有个正和,绝对高手,就是用科氏力,曾经几番大战,刘岳全、杨红心、久广等均曾参与其中,最终也没能拿下正和,不了了之

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正和是怎么用科氏力解释陀螺不到的。

 [19楼]  作者:mayingzhuo  发表时间: 2008/11/19 20:45 

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[楼主]  [20楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/20 08:56 

对【19楼】说:

从我的角度,陀螺无论怎么"转动"都是处在"惯性运动"状态。至于"陀螺进动"问题,我还没有仔细地考虑。我就不乱说了。但是,就是"进动"在整体上,也还是"惯性运动"。这是"确定无疑的了"。

这就是问题所在

陀螺的进动,必须以重力矩存在为前提,“因为力矩的作用,所以陀螺进动”,否则陀螺不进动

所以,陀螺的进动不是惯性运动

由于马先生尚未对陀螺进行严密思考,就不多说了,如有时间,马先生可以自己对陀螺运动详细观察

 

其他方面,我与马先生有同感,真理不是数学方程,应该是简洁清晰的语言可以表达的道理,就像“所有行星都绕太阳转,而不是所有天体都围着地球转”,一句话就够了

托勒密的每一个本轮都有严格的几何描述,都可建立数学方程,然而80多个方程,并没有说清楚天体运动的真相

相对论发展了牛顿的非惯性系,骨子里两者属于同一阵营,所以反相必先反牛顿,所以各位反相战士任重而道远

[楼主]  [21楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/20 09:33 

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 [22楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/20 20:50 

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 [23楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/20 22:15 

另外需要说明的是:
平衡时,只有两个力。重力,对应重力矩。科里奥离抗倒力,对应抗到力矩。
没有进动加速度,此时进动是匀速转动。
当平衡打破时,才有进动加速度。增加或者减小进动速度,从而形成新的平衡。

正和所说的离心力不影响陀螺运动。因为一个在杆子的轴线方向上。令一个由w引起的,相互抵消了。

 

如果这一理论正确的话,可以设计实验检验。实验能控制进动角速度,当其为零时,高速旋转的陀螺还是会倒,增大进动角速度,陀螺就会飘起来。

[楼主]  [24楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/21 10:33 

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[楼主]  [25楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/21 10:39 
 [26楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/21 11:17 

老云:
20楼的陀螺如果象22楼那样位置,根据科式力,它的转动方向跟22相反,为顺时针方向。

根据科氏力推导陀螺进动公式是完全不必要的,因为该公式可以由更简洁的dL=Mdt直接推出
----------------------------------------------------------------------------
“dL=Mdt直接推出的理论”没有抗倒力矩,是运气好蒙对的公式。你都不支持,我怎么支持它呢。

我们要追究的是“为什么”如此运动,也就是在不考虑“科氏力”之前就要说明白陀螺为什么这样运动,因此,解答“陀螺为什么如此运动”的过程中,不允许出现“科氏力”
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那你做一下23楼的实验建议。让进动角速度为0,看陀螺倒不倒。

不能解释规则进动的陀螺“为什么进动”,因为此时没有章动
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看一下22楼的平衡机制,也是由科式力来判断方向。陀螺首先下落,产生向右扭的力矩(科式力引起),引起进动,进动速度大到一定程度,抗倒力矩大于重力矩,因此上抬。上抬和下落是一样的,会产生科式力,只不过方向相反,造成进动速度减小。如果减小过度,又会下落。这是一个平衡调节过程,书上的专业术语叫章动。
 [27楼]  作者:119.48.142.*  发表时间: 2008/11/21 11:59 

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 [28楼]  作者:马英卓  发表时间: 2008/11/22 01:51 

接27楼:

我认为,如果不把惯性力(惯性离心力及科氏力)及重力看作是物体本身对外力的反作用力,在“陀螺”的“原因”上,是不好说清楚的。因为,在“力的分析”上,没有惯性力(虚构的不算)且把重力当作外力(引力)的认识。是弄不清楚这些问题的。弄了也是“什么虚构的什么等效”的说法,还是不清楚。是在打长期的“糊涂官司”。事实上也是如此。双方都是在“糊涂的理论基础”上来辩论的,怎么不是‘糊涂官司”?

我现在就是没有闲时间,我想我用新的出发点,会很简单地清晰地说明“陀螺”的一些问题。
[楼主]  [29楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/22 09:41 

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[楼主]  [30楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/22 10:38 

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