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 [31楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/28 23:38 

回复 [楼主] [30楼] 作者:hudemi
你的这种考虑也是一种很自然的思路,特别是熟悉飞机飞行的话。
不过真正已这种姿态运行的行星和卫星等非人工天体,可能只有月球。原来的地球人以为水星和金星也是这样运行,可是后来有能力测量他们的自转后,就发现并非如此。是否有些小卫星这样运行,目前我还找不到数据。
关于局域惯性系,我认为应该是角速度等于零。这是必要条件,而角速度是绝对角速度。
只是不明白与“等效原理”有什么关系。
 [32楼]  作者:王普霖  发表时间: 2013/03/28 23:47 

对[29楼]说:
一个原先没有自转的天体,可看成无数没有连接的小天体组成的团,这些小天体具有相同的线速度,当被太阳引力捕获后,引力只能改变各个小天体的运动方向而不能改变其大小。这些小天体围绕太阳转,距离太阳近的和远的如若都还保持原线速度,如果各个小天体之间没有相互吸引,它们将呈线状散开,这是因内圈的角速度大,外圈的角速度小。就是因为它们之间也有结合力,不使它们散开,各点还要维持原有线速度,在太阳的引力下才引起自转,而不会始终一面面向太阳。自转是维持它们原来各自线速度不变的必然结果。但是这个维持最终只能保持天体质心保持原速度。

大多数天体都是按这个原则运行的,即自转方向和公转方向相同。靠外圈的运动速度大,适合外圈的大线速度,靠内圈的反向,适合内圈小线速度。小天体就是靠自转来保证围绕太阳旋转时内圈和外圈的角速度相同。还能保持原动能不变。也保证了各质点的平均线速度和原线速度(未被捕获时)一致。

[楼主]  [33楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/29 08:05 

对【31楼】说:

1、如果一个物体初始没有转动,高速进入一个引力场中被引力场捕获绕引力中心公转,其转动应是始终一面朝向引力中心的,所以人工天体若初始不带旋转或不人工调节故意让它旋转,它也必然按这种状态公转。所以我认为这种状态是最自然的公转。

2、物体只在引力作用下的公转,究竟是图左所示还是图右所示,你还未明确意见。

3、不管等效原理如何描述,我理解爱因斯坦的思想是:单纯在引力作用下的物体系统,在其局域内部靠实验是发现不了引力作用存在的。若引力作用下的公转系统内存在S效应,说明引力存在,从而对等效原理构成否定。

 [34楼]  作者:马国梁  发表时间: 2013/03/29 09:27 

黄先生,自转和公转是独立的两种运动。你说的“一个惯性无自转天体,进入太阳系,并被太阳俘获,成为太阳的一个行星,并绕太阳公转,那么,这个原先无自转的天体,某一面将始终朝向太阳。”根本不对。一个没有自转的天体在被太阳俘获后它仍然没有自转。原因很简单:自转动能不可能无中生有。
但如果该天体是气体或液体,那么在潮汐作用下,它的公转速度将减慢。减小的动能一部分变成热能,另一部分变成自转动能。也就是说它将慢慢的自转起来,直到它一面朝太阳不变——相对不转为止。就像月球一面朝地球一样。当初月球并不是光一面朝地球的。
同理,在潮汐的作用下,地球的自转也在减慢,她也是直到一面朝月亮不变时为止(忽略太阳引起的潮汐)。
[楼主]  [35楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/29 11:24 

对【34楼】说:

一个没有自转的天体在被太阳俘获后它仍然没有自转。原因很简单:自转动能不可能无中生有。 

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

谁说是无中生有?引力在起作用!

 引力作用于每一个质量点,它使每个带有初速的质量点都自动作圆周运动,就如同每个质量点上都有一个连到中心的线拉着,物体自然会始终一面面向引力中心公转。

 [36楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/29 13:07 

对【33楼】说:

1、如果一个物体初始没有转动,高速进入一个引力场中被引力场捕获绕引力中心公转,其转动应是始终一面朝向引力中心的,所以人工天体若初始不带旋转或不人工调节故意让它旋转,它也必然按这种状态公转。所以我认为这种状态是最自然的公转。【引力俘获,理解为作用于质点,不难想象可以进入椭圆轨道。引力作用在被俘获天体上,作用力合力通过质心,不会产生力矩。因此角动量守恒,不会有角速度的变化,容易引起角速度变化的是变形。】

2、物体只在引力作用下的公转,究竟是图左所示还是图右所示,你还未明确意见。【我说过了,右图表示没有自转的公转。左图在公转的同时,也有自转。】

3、不管等效原理如何描述,我理解爱因斯坦的思想是:单纯在引力作用下的物体系统,在其局域内部靠实验是发现不了引力作用存在的。若引力作用下的公转系统内存在S效应,说明引力存在,从而对等效原理构成否定。【局域惯性系简单说是没有转动(绝对角速度为零)的失重状态。】

[楼主]  [37楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/29 13:24 

对【36楼】说:

引力俘获,理解为作用于质点,不难想象可以进入椭圆轨道。引力作用在被俘获天体上,作用力合力通过质心,不会产生力矩。因此角动量守恒,不会有角速度的变化,容易引起角速度变化的是变形。【【【讨论一个物质是否转动,就不能将物质理解为一质点,而应将其理解为无数个质点组成的系统!引力作用于各个不同的质点,就谈不上什么“作用力合力”的问题。对我说的将飞船分为前后两半,以及引力作用于每个质点相当于每个质点受一根引力中心处的细线拉着的说法,不知你看了没有?】】】

我说过了,右图表示没有自转的公转。左图在公转的同时,也有自转。【【【你这一回答与我问的问题有何关系???我问的是,单纯引力作用下的物体公转,其公转形式究竟是左图还是右图!!是一个选择题,而不是将两个选择的含义解释一下。】】】

局域惯性系简单说是没有转动(绝对角速度为零)的失重状态。【【【这一条你可以这么理解,因为你加入“没有转动”这一限定条件。我只是提示一下而已】】】

 [38楼]  作者:马国梁  发表时间: 2013/03/29 14:13 

对【35楼】说:

“引力作用于每一个质量点,它使每个带有初速的质量点都自动作圆周运动”——但这样的质点系很快就会内部紊乱,还是谈不上有规则的自转。因为:各质点的初速度虽然相同,但所受的引力大小略有不同,起始位置也不同,故各质点轨道相互交叉成一团乱麻。

 

 [39楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/29 14:17 

回复 [楼主] [37楼] 作者:hudemi
【【【讨论一个物质是否转动,就不能将物质理解为一质点,而应将其理解为无数个质点组成的系统!引力作用于各个不同的质点,就谈不上什么“作用力合力”的问题。对我说的将飞船分为前后两半,以及引力作用于每个质点相当于每个质点受一根引力中心处的细线拉着的说法,不知你看了没有?】】】
公转可以认为是质点的公转。作用在刚体上,用一个合力就够了。形成力矩的大小,就是合力作用线与轴的距离乘以作用力的大小。作用力过轴线,则力矩等于零。动量距(角动量)守恒。
【【【我问的是,单纯引力作用下的物体公转,】】】角动量守恒,原来是多大的角速度,进来后还是多大。
[楼主]  [40楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/29 14:22 

对【39楼】说:
公转可以认为是质点的公转。作用在刚体上,用一个合力就够了。形成力矩的大小,就是合力作用线与轴的距离乘以作用力的大小。作用力过轴线,则力矩等于零。动量距(角动量)守恒。【【【我讨论的是引力作用下的物体转动情况,就是你们所说的公转加自转情况,你将其考虑为一个质点???????那还讨论啥呀?】】】 
角动量守恒,原来是多大的角速度,进来后还是多大。【【【角动量守恒是指不受力的情况,这里明明受了引力的作用,你怎样其守恒???我前面说的内容你看了没有??如果没看,请你看一下!!如果看了,请发表具体意见。】】】
 [41楼]  作者:马国梁  发表时间: 2013/03/29 15:21 

当物体只在引力作用下转动时,相对性原理还是不能成立,因为并不是每个质点的引力和惯性力都能相互抵消。例如月球就是这样。它的表面的重力加速度并不处处相等,月球表面也不是一个正圆面。
我们来到一个陌生的星球上,只要测量一下它的形状我们就判断它的自转和公转。自转呈圆饼形,公转呈鸡蛋形。
 [42楼]  作者:王普霖  发表时间: 2013/03/30 14:52 

其实大家也别争了,画个图看看:画一个钟表A,代表太阳,假定不转,再画一个环绕A的圆形轨道。再在轨道上画一个切线,切线上有一个钟表B,正朝切点运动。未到达切点时,钟表刻度1至12的线速度大小一样,和切线平行。进入切点时,还没有转动。等钟表B绕过一个角度后,钟表B的质心还在轨道上,再看各个刻度走过的痕迹,大家会发现点什么。
 [43楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/30 20:13 

回复 [楼主] [40楼] 作者:hudemi
对于你提出的问题,可以分别讨论公转和自转,是不是可以?
水星近日点的进动问题,是不是公转问题?是不是通过将水星看作质点得出的结果?
对自转产生影响的是力矩,而不是力。引力确实作用在物体的每个质点上,但未必能形成力矩。例如对质点均匀的球的作用,就不会产生力矩。因此你的假设并不是必然的。
对于形状复杂的物体,并不总是不产生力矩,例如地球进动就是太阳引力在地球上产生力矩的结果。具体的分析大概是这样的,地球是椭球,可以简化为均质圆球加一个地球赤道上的有一定质量的圆环,而均质圆球则可以简化为点。这样可以定性的给出地球受到的力矩。
复杂情况没有计算过,也没见别人算的。也不知道结果是什么。只是听说非常复杂。因此不能判断你的预想结果是否正确。但至少在某些情况下是不准确的。
 [44楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2013/03/30 20:52 

一个初始没有转动的卫星的运动,用引潮力分析比较好。如果是一个局部一个局部地分析,涉及到约束的处理,可能会麻烦一点。假设质量均匀。如果是圆球或者能等价成圆球+圆环的类型,不难发现,源与卫星连线两侧形成的引潮力矩刚好对消,没有力矩不引起转动。如果是橄榄球那样能等价成圆球加哑铃的物体,如果自转角速度接近公转角速度,有可能会形成锁定。即,快于公转的话,会形成一个减慢引朝力矩;慢于公转的话,会形成一个加快的引潮力矩。具体没算过。月球有可能是这样造成的,具体的参数没查过。所以还不能肯定这种想法。还有金星的5:1共振问题,是不是这样的原因还不能肯定,因为没算过。


※※※※※※
天地之道,以阴阳二气造化万物。是故易有太极,是生两仪。两仪生四象,四象生八卦。
 [45楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/30 21:16 

假设,中心是个大质点,前后呈哑铃型。轴过质心。我考虑是不是会出现这样的情况?如果哑铃的两个球,距引力中心相等,则没有力矩,角速度不变。如果两个球距引力中心距离不等,则近的球受力大,远的球受力小,形成力矩,直到哑铃长轴沿引力线方向。不知道这样分析是否正确。
[楼主]  [46楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/30 21:30 

对【43楼】说:

1、讨论自转问题,不能将物体视为质点!质点不存在自转不自转的问题;

2、你可以将自转和公转分开讨论,只要能说明结果即可。

3、一个整体初始无自转由多个粒子(比如三个)松散组合的直线型物体系统,进入引力场后你认为它们会怎么运动?是不是都会做圆周运动,是不是都在圆周上?这个道理还不简单吗?? 

 [47楼]  作者:马国梁  发表时间: 2013/03/30 21:44 

对【45楼】说:
你分析的正确。近端引力大,远端离心力大,长轴线有与引力线重合的趋势。地球潮汐就是因为摩擦使长轴线偏离引力线的,从而产生了力矩,阻止地球自转。
[楼主]  [48楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 07:29 

关于“公转、自转”问题,不妨过细考查一下:(以下内容都是我个人理解,不一定准确,可以讨论)

A、“公转”、“自转”,从来都不是一个”准确定义“的物理学名词,或许从来就没有人专门定义过,这样各人的理解可能不完全一样,也很正常。

B、从字面上理解,“公转”、“自转”都含有一个“转”字,核心是“转”动,“转”字是“转方向”的意思。公转、自转都含有转方向的意思,因此是同一性质的!!“公转”的“公”是”公共、共同“的含义,公转即大家共同围绕一个“公共”的点转动,与之相对就,自转是指物体围绕“自身”的某一轴心转动。因此从字面上讲,不应将“公转”归为“平动”!

C、从起源上看,公转、自转可能起源于天文学,更多指地球的公转和自转(在其它地方用得较少)。公转是指地球和太阳系其它行星一起都围绕太阳这一公共转心转动,地球自转是指围绕自己的转轴转动。因此,讨论公转、自转问题个人认为只讨论引力作用下的物体公转更单纯。

D、 至于S效应,只是转动带来的效应(是“必要”条件,但是不是“充分”条件尚不完全清楚,或许还与光的传播受的物质作用有关),没有人要用S效应来定义公转还是自转。

E、“平动”就是“平移”,即物体不自转,保持“空间指向性不变” !有转动就是物体空间指向性有变化,包括自转和公转。物体没有自转情况下的运动,叫“平动”或“平移”,这种“平移”运动的轨迹可以是直线,可以是曲线,也可以是圆。对我所说的图右,称为圆周运动。

F、 一个单纯受引力作用初始无自转的物体,其公转运动必然是一面始终面向引力中心的。我们可以就这一点深入讨论。

[楼主]  [49楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 08:28 

本人是学飞行控制出身的,飞行控制关键在于对飞行器的姿态控制,中间必然涉及到转动、平动等概念,这些概念是很严密的。通常,飞行器的轴线并不总是与其速度方向平平行!由于西陆现已无法上传图片,我只能用例子来说明:

假设飞行器的轴线始终指向北方(约定为平面图的上方),飞行器并不会只能向北直线飞行,如果它“整体”受到了一个向东(向右) 的力(比如阵风同时吹动整个机身),飞行器会“侧滑”(其轴线与速度方向不现平行),其轨迹会向东偏,飞行器的飞行轨迹变为曲线。整个过程,飞行器并没有转向,飞行器的轴线空间指向仍向北。这样的运动轨迹虽为曲线,但飞行器始终不存在转动。所以说,不管飞行器的飞行轨迹为任何曲线(包括圆),只要飞行器的轴线空间指向性始终保持不变,我们认为整个过程都不存在转动。

另一方面,如果飞行器转向(空间指向性变化),不再始终保持向并指向(比如其轴线始终与速度方向平行)也可以飞出与上面完全一样的轨迹。这时,才认为飞行过程有转动。

同此可以看出,同样的飞行轨迹,一个有转动,一个没有转动。所以说,从飞行轨迹上并不能判断物体有没有转动!!!有没有转动关键看物体的空间指向性发不发生改变。

具体到我关于公转的图中,图右图形,物体的运动轨迹为圆,但物体的空间反映向性始终没变,即没有“转动”,因此不能算“公转”。



当然,我上面的说法只是从飞行控制的角度来解释说明什么叫转动什么叫不转。某种程度上,或许我也是受这种“专业”的影响 ,才认为图右不叫“公转”,图左才叫“公转”。这种说法能不能用到人们日常理解的公转、自转概念上,可以讨论。但至少,从专业的角度上看更专业,从科学合理性上讲更合理。因此也供大家参考和思考。

尽管如此,我并不反对人们将图右形态“约定”为公转。

 (((贴图功能好了,现补充贴图如下,左边为曲线运动,无转动。右边为转动运动)))

 

 [50楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/31 11:37 

请问黄先生,你是否认为你画的右图没有公转?
好像在电视上听杨利伟说,苏联早期载人飞船就是以右图的形式绕地球飞行的。假设真有这样飞的航天器,黄先生是否认为那个飞行器没有绕地球公转?

“3、一个整体初始无自转由多个粒子(比如三个)松散组合的直线型物体系统,进入引力场后你认为它们会怎么运动?是不是都会做圆周运动,是不是都在圆周上?这个道理还不简单吗?? ”
这个问题是很有意思的,使人想起光环,那显然是一种非常稳定的结构。
 [51楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/31 11:51 

回复 [楼主] [49楼] 作者:hudemi
你说的现象就是科氏力。原因是地球是旋转参考系。
另外飞行都是以地平面为基准的,不过进入太空就一般不用这样的基准了。
大概这就是你对自转、公转等概念与别人理解不同的原因吧?
[楼主]  [52楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 12:43 

对【50楼】说:

1、“公转”是个概念,是一种约定。你举的例子算不算绕地公转,取决于对公转约定的内涵。我已从飞行器专业的角度作了说明,从这个角度看,你举的例子不算公绕,算绕地圆周运动,飞船必须时刻调整姿态对抗引力作用实现你说的状态。

2、我说的问题能不能给你带来启发,你认不认同,才是关键。 

[楼主]  [53楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 12:53 

对【51楼】说:

对不起,在飞行控制中有各种参考系。我说的问题中,是指惯性参考系!提到空间指向性不变,都是指惯性系或恒星系的。

我的理解或许与大众理解不同,但我是按专业说的!

 [54楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/31 13:30 

对于超出专业范围的知识,不能只按你的专业思考。应该让别人能够理解,特别是采用通用的概念时,超专业范围的应用未必能够得到别人的认同。
[楼主]  [55楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 13:34 

对【54楼】说:

1、这些概念没有超专业范围;

2、我已经解释得很清楚了,不知哪儿不能“让别人能够理解” ?

 [56楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/31 14:57 

我发的帖子不见了。
飞机环球飞行,恐怕不能称之为“公转”吧?如果研究飞机的人这么说,那是出乎我的意料的。
即使他们称之为公转,也与行星、卫星之公转不是一个概念。
[楼主]  [57楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 15:13 

对【56楼】说:
似乎没有人将其称为公转吧!
 [58楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/03/31 15:14 

在飞行控制中有各种参考系。我说的问题中,是指惯性参考系!提到空间指向性不变,都是指惯性系或恒星系的。

我的理解或许与大众理解不同,但我是按专业说的!
------------------
惯性系是没有自转的。我说的是平动,不是你说的那种没有自转。
陀螺仪可以保存方向不变,但地球表面的北方和东方都会随地球的转动而改变方向,如果在ECI(地心惯性系)中看的话。保持惯性系中的飞行方向不变,必然出现飞行高度的变化。
在ECI中看,飞机随地球一起向东转动,即使向正北飞。在南方有更大的向东的线速度,到了北边,多出来的向东的速度就变成了航线向东偏移,虽然飞机仍然朝向正北。
[楼主]  [59楼]  作者:hudemi  发表时间: 2013/03/31 15:30 

对【58楼】说:
惯性系是没有自转的。我说的是平动【【【你怎样理解的平动?与前面的“惯性系是没有自转的”矛盾吗?】】】,不是你说的那种没有自转【【【我说的哪种?】】】。 
陀螺仪可以保存方向不变,但地球表面的北方和东方都会随地球的转动而改变方向,如果在ECI(地心惯性系)中看的话。保持惯性系中的飞行方向不变,必然出现飞行高度的变化【【【是这样啊,有什么问题?】】】。 
在ECI中看,飞机随地球一起向东转动,即使向正北飞。在南方有更大的向东的线速度,到了北边,多出来的向东的速度就变成了航线向东偏移,虽然飞机仍然朝向正北。【【【想说明什么?】】】
 [60楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2013/04/02 00:32 

公转是对哥白尼天体运行的通俗解释,后来伽利略对木卫星的周期运动也归入此列。
公转都是作为质点研究其运行的。轨道根数等都在此列。
如何理解“公转”?这样理解就对了。
其他与轨道无关的转动则在自转范围。

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