某飞船M相对于地球的速度是8000米每秒向东,某一颗微流星m相对于地球的速度是1000米每秒向西; 现m撞击M并嵌入壁板。 在宇航员A眼里,微流星放出的能量是9000*9000m/2 但在地面B看来,微流星的动能却从1000*1000m/2增加到8000*8000m/2 那么请问:谁对呢?
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某飞船M相对于地球的速度是8000米每秒向东,某一颗微流星m相对于地球的速度是1000米每秒向西; 现m撞击M并嵌入壁板。 在宇航员A眼里,微流星放出的能量是9000*9000m/2 但在地面B看来,微流星的动能却从1000*1000m/2增加到8000*8000m/2 那么请问:谁对呢?
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宇航员这样算自己的速度变量:m*(9000)/(M+m)
然后再与对地速度进行合成,他认为撞击后自己的对地速度变为8000-m*(9000)/(M+m) 地面这样算:(8000M-1000m)/(M+m) 地面算出来的结果比宇航员的计算值大许多。 奇怪,不仅能量转换张冠李戴,动量的变化量也变成了一本糊涂账。公说公有理婆说婆有理。 |
如果m为1克,M为1000千克 ——纯属计算误差 |
如果飞船外伸出一个2公斤的可自由转动的童车轮,微流星沿切线击中橡胶圈并嵌入其中呢?
结果童车轮旋转,角速度为ω。 微流星的动量大多转化为车轮的角动量,比例多大取决于回转半径r。 只要r不等于零,ω就不可能是零。 那么从地面看来,微流星的动能却从1000*1000m/2增加到约等于8000*8000m/2就不能解释为(全额)由飞船的动能减小来提供。 |
请看我多年前写得这篇论文:
从“太空之吻”谈物体间相对运动的动能 随着科学技术的发展,人类的航天技术已经日渐成熟。人们出于各种需要,今后向空中发射的航天器必将越来越多。由于该项技术的复杂性以及成本上的原因,所以航天器能否保证在太空中安全可靠地运行就成为一个非常重要的问题。在威胁航天器安全运行的诸多因素中,不规则小天体的碰撞无疑排在了首要位置。1994年发生的慧星碎块与木星相撞事件虽然已经过去多年,但人们在回想当时壮观的情景之后仍不免心有余悸:如果同样的情形发生在地球上,那么后果肯定不堪设想!而如果慧星碎块“亲吻”我们在太空中的航天器,那么无疑将会使之粉身碎骨。 我们知道,在太空中除去九大行星之外,还有无数小行星及人造天体在绕太阳或地球运动。其速度达每秒几千米或几十千米,且其轨道非常复杂。对于人造航天器来说,不受欢迎的“太空之吻”具有极大的破坏性。那么当航天器与小天体有相对运动时,它们究竟具有多大的动能呢? 在物理课本上,我们已经学过物体的动能计算公式是 E = mvv/2 然而这是物体相对地球运动所具有的动能。当使用该公式时,物体的质量必须远远小于地球的质量才行。否则该公式便不适用。如当两辆汽车在行驶中迎面相撞时,它们的相对运动动能就不能使用该公式计算。但此时我们可以地球为参照系计算它们在碰撞前后的动能变化。 当两物体碰撞之后,它们即粘为一体,其共同速度为 v ′= ( m1v1 + m2v2) / (m1 + m2 ) 因而得其碰撞前后的动能改变量为 E =(m1 + m2)v′v′/2 — ( m1v1v1 /2 + m2v2v2 /2 ) = — m1m2 (v2—v1)^2 / 2 (m1 + m2 ) 式中负号为动能减少。很显然,两物体在碰撞后所减少的动能即是它们在碰撞前所具有的相对运动动能。(v2 — v1)为两物体的相对运动速度。 此式虽由一个最简单的特例导出,但对于任何两个做相对运动的物体来说,却都是适用的。设两物体的相对运动速度(矢量差)为v ,那么它们所具有的动能将是 E = m1m2 vv / 2 (m1+m2) 式中 m1m2 / (m1+m2) 为由两物体组合成的“有效质量”。当两物体使质量悬殊很大时,如“飞机与飞鸟相撞”、“慧星与木星相撞”等,“有效质量”皆等于小物体的质量,动能公式为 E = mvv/2 ;而当两物体质量完全相等即都为 m 时,那么它们的动能公式将E = mvv/4 不再是 mvv/2 .例两辆在行驶中迎面相撞的汽车即属于这种情况。 当人造航天器与小天体在太空中运行时,由于它们的运动速度都很大,所以它们的相对运动速度一般也都很大。特别是当两者相向运动时;即使是两者同向运动,如一旦发生追尾碰撞,那么其相对运动所具有的动能也仍能造成足够大的破坏。所以为了保证航天器的安全,我们应防患于未然。坚持“以预防为主”。如采用遥感技术,及早发现和回避可能碰到的小天体。——不仅只此,我们还应动用各种天文观测手段,及早发现可能与地球相撞的小行星,以争取足够的时间研究对策、消除隐患,确保我们人类的地球家园的安全。 |
“当两物体碰撞之后,它们即粘为一体,其共同速度为
v ′= ( m1v1 + m2v2) / (m1 + m2 ) ” ================= 这个v ′是地面观测者得出的结果。 而从任一辆汽车的角度来看,末速度岂不是零?——茫茫太空,里面的宇航员只能根据撞击物与飞船之间的相对速度来判断。 如果用第三方测得的数据就莫衷一是啦:那么多观点不同的第三方! 另一个问题: 能量倒底由谁传递给谁呢? 热量的传递方向是绝对的:谁也不会说它能从低温物体传给高温物体。 彗星多由冰块组成,太空的环境温度是零下两百多度。一块冰撞到飞船时,放出的能量有一部分会让冰块升温,融化,再升温,汽化,再升温……那么宇航员在评估撞击后果时,如何考虑进去? |
物体的动能大小在不同的观测者看来是不同的,但在碰撞后其该变量在不同的观测者看来却是相同的。动能转化成了热能。
你爱信不信。我没有功夫解释。反正你困惑不等于都困惑。 |
此言差矣,甚至谬以千里。
从飞船的角度看来,微流星的动能都转化为了舱壁材料的破坏能和热能; 但在地面看来,飞船的动能减小值传递给微流星,转化为它的动能增量,只有这样才符合动量守恒; 可是,放出的热量又是谁的杰作呢? 如果强调能量守恒,地面就只能认为飞船的速度再减小一个ΔV,飞船由此所减小的动能转化为热能放出; 但这个ΔV在宇航员看来却是多余的:他按照动量守恒定律算出来的撞击后的速度值中不包含这一项。 如此一来,要么: 1,飞船的末速度以宇航员的计算为准,则地面无法解释撞击所释放的热量的来源; 2,飞船的末速度以地面计算为准,则宇航员无法解释飞船的末速度为什么不遵守动量守恒; |
ΔV=V2-V1 即:ΔV的大小和方向就是不定值。 有人看它大于零,动能增加; 而在其他人眼里它却小于零,动能减小。 你又如何以不变应万变,稳坐钓鱼台:一味坚持某物体的能量变量在任一参照系看来都不变呢?岂不是一厢情愿么? |
对【9楼】说: 68先生的物理学的不怎么样啊?恐怕短时间内提不到理想的高度。连速度差与参照系的选择无关都理解不了,下边就别谈了。歇歇吧! |
对【10楼】说:
lywcy68 连高中物理都没有学过,当然怀疑牛顿力学这也不对、那也错误。 而且他蠢笨如牛,其实这里很多人已经指出他错在哪里了,可是他就是看不懂,还说别人忽悠他。 不必理睬这种人了。 |
单从运动学的角度,不考虑能量转移的来龙去脉的话,算出来的末速度与参照系的选择自然无关;
把动能考虑进来,宇航员认为微流星将动能全部转化为热能,他不可能得出微流星吸收了其它物体的能量吧?——谁给它的呢? 但在地面看来,微流星的初速度是从1000米每秒向西,末速度为8000米每秒向东:难道它不用吸收能量就能凭空转身么? 物体是加速还是减速,不是它自己跟自己比,而是与参照物比! 保持同向运动时,物体被掩盖;而速度换向时,问题就来了。 不答问题只起哄的黄大师也想来试一试身手,炫耀一下远见卓识么?——你还有别的招吗? |
用ΔV这一指标确实没有说服力,那就用绝对值之差Δ亅V亅=亅V2亅-亅V1亅来比较吧:
显然,Δ亅V亅是一个与参照系的选择有关的不定值。 当Δ亅V亅>0时,物体的动能会增加,需要吸收能量; 当Δ亅V亅<0时,物体的动能减小,应该放出能量。 怎么样,黄大师:你不想解释解释如何化解这一矛盾,替你的祖师爷化险为夷,为莫须有派增光添彩么?机会难得哦! |
错误原因:
下意识中,地面被当成了绝对参照系。 在考察能量的流向时不由自主地先入为主,认为没必要跳出庐山外,真相就这样擦肩而过了。换到其它参照系时难免套用原来的思维定势:想当然使然。 莫非不可一世的能量守恒定律也不适用于非惯性系么?好像查无出处吧? 又或者:堂堂的能量守恒定律居然还需要靠混用参照系来维护自己的脸面么?? …………………………………………………… 加油啊,黄大师,你这辈子都难得碰到这样千载难逢的好机会哟!有一个蠢如牛者心甘情愿地送给你当靶子,让你从容不迫地尽情施展你的绝世神功啊! |
对【14楼】说: 68先生:来点具体的吧—— 在地面,子弹的速度是1000米/秒,打穿第一快木板后速度降为900米/秒,请问子弹共能打穿几快木版? 如在100米/秒,运动方向与子弹相同的火车上看,子弹能打穿几快木版? 如果算不出来就别讨论了,先学习学习再说。 |
对【15楼】说:
马老师,他连高中物理都没有学过,和他讲这些无异于对牛弹琴。 |
马先生的学识远在我之上,但你没听说过一句俗话么:智者千虑,难免一失。
当预言家可是费力不讨好的差事哦! |
黄大师怎么只露了一回脸就退而作壁上观了呢?
居然有人敢大言不惭地质疑能量守恒定律,简直是冒天下之大不韪!这还了得?这可是你黄大师义愤填膺,慷慨陈词,维护科学正义的大好机会哟!要是我反悔起来把帖子都删了,可没别人再送靶子给你啦! 赶紧表演吧,良机稍纵即逝哦!等别人先下手你就只有后悔的份儿啦! |
to 15 楼:
例子不妨换一个: 一辆火车向东匀速行驶,速度为V,车厢里有一个转盘,转盘边缘有4把对称放置的枪,枪口沿切线方向。 现其中一把枪向西射出一颗子弹,速度为v。 子弹击中木板,车厢里的人看来,火药的化学能一部分转化为子弹的动能,被木板吸收(一部分),但在地面看来子弹是减速,撞到木板时反而是加速。 您说:能量的传递是不是无章可循? |
不对。能量的传递完全有章可循!在地面看来,子弹撞到木板是加速,但木版和火车则减速。子弹增加的动能不如木版火车减少的动能多。其差值就是被木板吸收的子弹动能,现在已转化成了热能。
不信你找个明白人算算。谁能算出谁就是高人。 我能算出,但在这里我不算。 |
你15楼的例子同样值得探讨: 击穿一块木板,要消耗的能量是定值,与速度的平方差相关,所以高速物体的作功能力远大于低速物体。 从1000减为900,再减为787,再是655,再而500,最后是230,再后就嵌住了。 你这个例子看来要砸自己的脚啦: 火车上的人看到子弹从900变为800:这份消失的动能本不够击穿一块木板:莫非材料的硬度会随参照系而变么? 从另一个以速度1000米每秒反向作相对运动的观察者看来,就是2000变为1900,那么它击穿一块木板时岂不是消耗了能击穿18块木板的能量? |
速度差不变,不代表平方差不变!不要想当然,别大意失荆州哦! |
马先生的这个例子举得好!
高中物理,大学物理都学得顶呱呱的黄大师何在? 请不吝赐教! 不会是落荒而逃了吧?——再怎么着也得撂下几句狠话不是?否则,这一派宗师的威仪成何体统呀? |
另一个漏洞:
真实情况下即同一参照系中,子弹以2000米每秒的速度击穿木板时,与以1000米每秒的速度击穿同一木板时,速度的降幅实际上是大不一样的!前者的速度变量只有50米每秒! 所以等价原理纯属痴人说梦! |
把主楼的例子改一下:
微流星的速度是9000米每秒向东,飞船是8000米每秒向东。 微流星击中飞船舱壁并嵌入。 宇航员认为它放出的热能是1000*1000m/2 地面认为是9000*9000m/2-8000*8000m/2是前者的17倍之多! 那么地面计算出的飞船舱壁的温度T2就会比飞船的实际值T1高!如果舱壁材料的熔点刚好在这两个数值之间, 比如宇航员算出温度应该是100度,而地面认为是1700度。 那么请问: 舱壁倒底是该熔化还是不为所动呢? |
莫非是万众敬仰的黄大师暗中以神力相助,或关键时刻不惜以血肉之躯将危险化解于无形?
可惜了这颗聪明的脑袋哟! 人类的历史只怕要倒退好长的一大段啦!呜呼!如此壮举,真是惊天地泣鬼神啊! 敢情大师乃黄继光之后?可敬可佩! |
不同参照系测出的ΔV=V'-V相同; 可ΔV²=V'²-V²总不可能仍然相同吧? 动能的变量是与ΔV成正比还是与ΔV²成正比呢? 一阶等效就不可能与二阶等效同时成立。 既然等效原理属无稽之谈,广相赖以安身立命的基础成了卖拐式的忽悠,那么张量拳,度规舞还有立锥之地么? |
不同参照系测出的ΔV=V'-V相同; 可ΔV²=V'²-V²总不可能仍然相同吧? 动能的变量是与ΔV成正比还是与ΔV²成正比呢? |
对【28楼】说: 我没有砸自己的脚,我也不认为“材料的硬度会随参照系而变”,更未曾大意失荆州。 你算的击穿木板块数是对的,高中水平可以。不过你要弄清其中的奥妙还得花些时间。要先学学《理论力学》,光靠高中知识是不够的。 仅用这些东西反相对论也也是远不够的。那是一条漫长之路,对多数人来说不反还好些。上边高手如林哦! |
如果模型有误,你学什么都没用。
地面上的人认为那一颗子弹可以击穿5块木板,可同向运动的火车上的人认为它只能击穿4块。 谁说了算? 如果换成是车厢里面的枪呢?——又该谁说了算呢? 太空中的飞船呢?一块微流星击中飞船,该放出多少热能,是宇航员说了算还是地面控制人员说了算呢?还是微流星的始发源地说了算呢? 明明莫衷一是,你还坚持都正确吗?——治学之道,秘诀是“捣糨糊”吗? |