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力学相对性原理违反能量守恒定律,使狭义相对论不成立。(四) 原创作者 马天平(地址 新郑市)(2013-06-04) 摘要:分析一个小孩抛铁球的力学事件,发现不同惯性系中不一定遵守能量守恒定律、不一定遵守人体生理规律、不一定遵守动能定理、不一定符合机械功公式,使伽利略变换、力学相对性原理、狭义相对性原理、狭义相对论,被否定。 (根据2013-06-02的文章"力学相对性原理违反能量守恒定律,使狭义相对论不成立。(三)"改编、根据2013-05-25的文章"力学相对性原理违反能量守恒定律,使狭义相对论不成立。"改编。) 关键词:加速度 小孩 伽利略变换 力学相对性原理 狭义相对论 根据力学相对性原理,力与惯性系无关、加速度在伽利略变换中是不变量。那么,在不同惯性系中是否一定遵守能量守恒定律?动能定理在不同惯性系中是否成立呢? 力在不同惯性系中是否等价呢?不同惯性系中力学相对性原理是否成立? 假设静止的地面上,一个小孩使用最大的生理极限(0.5秒释放100焦耳),向前抛一个铁球,经过的时间为t=0.5秒,铁球质量为1kg、铁球初速度为零、末速度为10米/秒。假设小孩的手臂最多能够产生2.5米大小的位移。 下面使用不同惯性系进行分析。 (一)、 以光滑平面建立静止惯性系K,在K系中,小孩消耗能量,使初速度v1=0的铁球,获得加速度,达到v2=10米/秒 。 铁球的初动能为0; Ek1=(1/2)m v1^2 = 0焦耳 铁球的末动能为 Ek2=(1/2)m v2^2 = (1/2)×1kg×(10米/秒)^2=50焦耳 根据动能定理,初速度为零的铁球的动能增量为 W=ΔEk=(1/2)m v2^2 -(1/2)m v1^2 =(1/2)×1kg×(10米/秒)^2 - 0 =50焦耳 铁球获得的加速度为: a=(v2-v1)/t =(10米/秒)/0.5秒 =20米/秒^2 铁球受到的力为 F=ma=1kg×20米/秒^2 = 20牛 所以,在静止的K系中,小孩消耗能量50焦耳,产生加速度,使铁球的动能增大为Ek2=50焦耳,遵守能量守恒定律、遵守动能定理、遵守小孩生理规律。 (二)、 与K系相互平行的运动惯性系K'系,K'相对于K系以速度u=10米/秒沿x轴正向运动,铁球在x轴上运动。 在动系K'中,铁球的初速度为v1'=v1-u=-10米/秒, 经过时间t=0.5秒,铁球末速度为v2'=v2-u=0, 铁球获得的加速度为: a' = (v2' - v1') /t =(0- -10米/秒)/0.5秒 = 20米/秒^2 铁球受到的力为 F'=ma'=1kg×20米/秒^2 = 20牛 铁球的初动能为 Ek1'=(1/2)m (v1')^2 = (1/2)×1kg×(-10米/秒)^2=50焦耳 铁球的末动能为 Ek2'=(1/2)m (v2')^2 = 0 显然,在动系K'中,小孩消耗能量做功,铁球得到能量50焦耳,却使该铁球动能从初动能为Ek1'=50焦耳减小为Ek2'=0,说明该铁球的初动能50焦耳与获得的能量50焦耳抵消了,说明能量凭空消失了,就违反能量守恒定律。 所以,在动系K'中观测到的力学规律是虚拟规律,从静系K中观测到的力学规律是真实的规律,说明惯性系不等价、不平权。 所以,伽利略变换不成立,力学相对性原理不成立、狭义相对性原理不成立、狭义相对论不成立。 (三)、 与K系相互平行的运动惯性系K"系,K"相对于K系以速度u'= -1000米/秒沿x轴运动,铁球在x轴上运动。 在动系K"中,铁球的初速度为v1"=v1- u'= 1000米/秒,经过时间t=0.5秒,铁球末速度为 v2 "= v2- u'= 10米/秒- (-1000米/秒) = 1010米/秒 铁球获得的加速度为: a" = (v2" - v1") /t =(1010米/秒-1000米/秒)/0.5秒 = 20米/秒^2 铁球受到的力为 F"=ma"=1kg×20米/秒^2 = 20牛 铁球受力的位移为 s"= v1"t+(1/2)a"t^2 = 1000米/秒×0.5秒+ (1/2)×20米/秒^2×(0.5)^2 =500米+2.5米 =502.5米 对于运动惯性系K"系,根据动能定理,铅球的动能增量等于 W" =(1/2)m (v2 ")^2 - (1/2)m (v1")^2 =(1/2)×1kg×(1010米/秒)^2 -(1/2)×1kg×(1000米/秒)^2 = (1/2)×1020100-(1/2)×1000 000 = 510050 - 5000 00 = 10050焦耳 1)、 显然,对于速度为u'= -1000米/秒的运动惯性系K", 小孩的手臂在0.5秒内做功,使铅球获得能量为W" =10050焦耳,远远地大于小孩的生理极限(0.5秒释放100焦耳)、远远地大于小孩实际释放的能量。 因此,对于运动惯性系K",动能定理违反能量守恒定律、违反人体生理规律、违反前提条件"最大的生理极限(0.5秒释放100焦耳)"、违反小孩生理极限。 因此,在动系K"中观测到的动能定理是虚拟规律、在动系K"中观测到的动能定理不能成立,使不同惯性系中力学规律不同,使伽利略变换不成立、力学相对性原理不成立。 伽利略变换不成立、力学相对性原理不成立,就使狭义相对性原理不成立、狭义相对论不成立。 (有人认为,运动惯性系K"中,超过小孩输出能量的部分功,是由运动惯性系K"提供的。但是显然,运动惯性系K"与铁球之间没有力的作用、匀速运动惯性系K"不能产生加速度。因此,匀速惯性系提供小孩额外能量的观点不成立)。 2)、 在运动惯性系K"观测,小孩的手推动、加速该铁球达到位移s" =502.5米,说明小孩的手施加的力经过的位移为s" =502.5米。 那么,根据功的定义式W=Fs,就说明小孩的功为 W"=F"× s"=20牛×502.5米=10050焦耳 显然,运动惯性系K"观测到小孩的功W"=10050焦耳,远远地大于小孩的生理极限(0.5秒释放100焦耳)、远远地大于小孩实际释放的能量。 因此,运动惯性系K"中观测到的小孩的功是虚拟的功、机械功W=Fs 在不同惯性系中不一定成立。 功是虚拟的功,就使产生虚拟功的力F"是虚拟力、使产生虚拟功的位移s"是虚拟位移;根据虚拟位移、虚拟力,说明加速度在不同惯性系中不等价。 所以,机械功W=Fs 在不同惯性系中不一定成立,使力在不同惯性系中不等价、加速度在不同惯性系中不等价,使伽利略变换不成立,力学相对性原理不成立、狭义相对性原理不成立、狭义相对论不成立。 结论: 力学相对性原理违反能量守恒定律;违反人体生理规律;动能定理在不同惯性系中不一定成立;机械功W=Fs 在不同惯性系中不一定成立;加速度在不同惯性系中不等价,力在在不同惯性系中不等价;伽利略变换不成立,力学相对性原理不成立,狭义相对性原理不成立,狭义相对论不成立。 |