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在某坐标系中,有一物体A,已知物体A沿Y方向有一个不等于零的速度,沿Z方向的速度等于零。现给物体A加速,使得X方向的速度不断增加,Y方向、Z方向的速度保持不变。
假设,物体A的质量随速度的变化满足质速方程。请问,从X方向、Y方向、Z方向来考虑,物体A会受到哪个方向的作用力? |
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在某坐标系中,有一物体A,已知物体A沿Y方向有一个不等于零的速度,沿Z方向的速度等于零。现给物体A加速,使得X方向的速度不断增加,Y方向、Z方向的速度保持不变。
假设,物体A的质量随速度的变化满足质速方程。请问,从X方向、Y方向、Z方向来考虑,物体A会受到哪个方向的作用力? |
| X方向有作用力,这一点不会有人质疑。那么,Y方向、Z方向有没有作用力呢? |
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[3楼] 作者:王普霖
答案是:X方向、Y方向受力,Z方向不受力。 |
| 一个向西(Y方向)以初速度水平抛出的物体,南或北为Z方向,物体下落方向即X方向,X方向受重力是无疑的。当然一般考虑这个问题都不计空气阻力。至于Y方向受什么力?施力者是谁?作用方向朝哪里,是要说明白的。 |
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[5楼] 作者:王普霖
道理是这样的,当物体沿X方向的速度增加时,物体的质量会随着速度而增加,此种情况下,虽然Y方向的速度保持不变,但是由于质量的增加,Y方向的动量会增加,按照F=d(mv)/dt可得:物体在Y方向受到的合外力不等于零。 |
| 即便质量真的增加,也是X方向增加。即便是全方向质量增加,根据Y方向动量守恒,Y方向速度会降下来,而不是有Y方向外力。如果真模拟出个Y方向的外力,那么与X方向的力之矢量和将不垂直于Y-Z平面,该加速之力与前提矛盾。 |
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[7楼] 作者:王普霖
注意,我给的前提是:Y方向的速度保持不变,问题也是基于这样的前提提出的。 |
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换一个例子再思考(不限在牛顿力学中还是在相对论中):
S'系物体沿Y方向加速运动,运动物体的质量满足质速方程(或者说物体的质量随速度发生变化)。请分别在S、S'系思考物体在三个坐标轴方向的受力情况。 |
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Y方向速度不是“说”保持不变就不变的,一定要有不变的条件存在。 一辆车如果具有很好的速度控制系统,可以在平直的路上、上坡、下坡都保持匀速不变。但是这些不变都是有原因的,即,在上坡时有额外的能量补充,下坡时有适当的制动。 你题意中并没有约束条件使之不变,只规定了不等于零。 动量和角动量在公式上有对偶的关系:质量对应惯量、速度对应角速度。高台跳水,如果运动员以某一个角速度起跳,那么在空中改变他的惯量分布,一定伴随着角速度的改变,不改都不行,由不得他。除非他不改变姿势。 在动量里也是一样,你改变了物体质量,要保证动量守恒,速度一定会变,不变都不行。所以物体不是按你设想的那样速度不变。除非你用机械挟持于它,干涉它不许速度改变,那样也会引进多余的力来。 |
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[11楼] 作者:王普霖
我给的前提是:要求Y、Z方向保持不变的速度,在这样的前提要求下问:X、Y、Z方向的受力情况。明白吗? 其中的道理正如10楼要求物体沿S'的Y轴加速运动一样,你认为这是做不到的吗? |
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[13楼] 作者:王普霖
这正是所问问题要解答的,即:要使得这样的前提能够满足,X、Y、Z三个方向的受力情况会是怎样的?另外,看看10楼的问题就清楚了,主贴的问题相当于10楼问题的一部分。 |
| 例题真的不是随意出的,哪些量可能变,哪些量可能不变,也不是能任意提前设定的,有些确实不能实现。我对此问题只能回答到这个程度。至于那个质速公式,我现在还没有认可,进一步的讨论还需等待相对论高手。 |
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[楼主] [10楼] 作者:sxgdyl
换一个例子再思考(不限在牛顿力学中还是在相对论中): S'系物体沿Y方向加速运动,运动物体的质量满足质速方程(或者说物体的质量随速度发生变化)。请分别在S、S'系思考物体在三个坐标轴方向的受力情况。 ================= 答案是: S'系看来,物体在Y方向受力,在X、Z方向不受力; S系看来,物体在Y、X方向受力,在Z方向不受力; 即,两个坐标系在X方向有不一致的结论,一个说X方向不受力,一个说X方向受力。其中,S系看到的情形与主贴是相似的。 |
| 在保守力场中,受力加速的物体所获动能只取决于下落的高度,和垂直于力场的位移没有关系。也即水平方向的分量既不能获得动能也不能获得动量。任何违反这个原理的例题都是有问题的。 |
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[15楼] 作者:王普霖
你这算不上是回答问题,只能是对推理出的结论不解,而质疑前提罢了。除非你能证明:“物体沿着某条直线变速运动”不可能,否则,主贴的前提没有值得质疑的地方。 |
| 我该说的都说完了,你可以坚持自己主见。我没有工夫去证明那种可能性。 |
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沿着16楼再分析,我们还可以得到更多的结论:
1、物体在某方向受力不等于物体在该方向有加速度。 2、物体在某方向的速度不变不等于物体在该方向不受作用力。 3、一个坐标系说物体在某方向没有作用力,不等于在其它坐标系看来物体在该方向没有作用力。 4、无论在牛顿力学中还是在相对论中,两个坐标系对力的计量结果不一定是相等的。 5、一个坐标系说物体在某方向的动量守恒,不等于在其它坐标系看来物体在该方向的动量也守恒。 ....... |
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[21楼] 作者:王普霖
我该说的都说完了,你可以坚持自己主见。我没有工夫去证明那种可能性。 ========= 你也不可能有这种证明。 我说的这个问题在逻辑上是没有问题的。对于相对论来说,教材中可能看不到这种说法,但是教材中却有这样的推论结果,只是没有进一步地分析说明而已。 |
| 我只是就你这一个例题说的,我并没有更换坐标系看,你在Y方向生出了动量改变,如何解释?其他例子我并没有回答你。 |
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[24楼] 作者:王普霖
在9楼就说过,这些结论可能出乎意外,也与已有的认识冲突,因此如何理解、如何解释会存在一定的困难,这包括我本人在内。 但有一点是肯定的,相对论中有这样的推论结果。 |
| 用相对论可以推论出很多结果,很多都与实际不符,这就是这么多人都在反相的原因。 |
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[26楼] 作者:王普霖
相对论中存在错误认识,但这里的反相,几乎都是理解或逻辑有问题,所谓错误基本都是自己的错误,而不是相对论的错误,更不是相对时空或洛伦兹变换不成立。 |
| 之所以有那么多人反相,乃是因为相对论中有很多有悖常识的推论,而准确理解这些推论又很难。 |
| 相对论中如果存在错误认识,那么根据这些错误认识推导出来的能正确吗?那你的意思是相对论虽有错误认识,而结果却是对的,这里的人都不知错误所在,这里的人都不能理解了?那看来你可能知道相对论错在哪里了,说说你的正确理解,给这里的饭桶门上上课。 |
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[29楼] 作者:王普霖
相对论之所以不好理解,乃是因为相对论改变了很多概念的内涵,或者说相对论中的很多概念与牛顿力学是不同的,比如“同时”、“速度”、“光速”、动量、力等等,这些概念都与牛顿力学的有区别,而通常情况下,我们可能发现不了或认识不到这种区别,以至于理解上就张冠李戴、相互混淆了。 说个好理解的例子。比如,张三说“苹果是不可以吃的”,而李四说“苹果是可以吃的”,结果两人就对立起来。而这背后的原因乃是,张三所说的“苹果”是一种手机,李四所说的苹果是一种水果。其实,两人都没有说错,之所以互相反对、互相不理解,原因是不知道双方概念上的差异,也就是我们常说的“同名不同义”。 |