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光纤陀螺仪与局域惯性系---小猪请答
[楼主] 作者:jiuguang  发表时间:2004/03/18 20:55
点击:337次

问题越扯约远了,还是回到正题。

对于静止于实验室的光纤陀螺仪,或静止于空间站的陀螺仪而言(绝对加速度不等于0),如何建立局域惯性系?显然对于包含整个陀螺仪的坐标系而言,光速不是常数。那么光速是常数的局域惯性系,你认为应当如何建立?

 

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 [2楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/03/19 10:03 

问题越扯约远了,还是回到正题。

对于静止于实验室的光纤陀螺仪,或静止于空间站的陀螺仪而言(绝对加速度不等于0),如何建立局域惯性系?显然对于包含整个陀螺仪的坐标系而言,光速不是常数。那么光速是常数的局域惯性系,你认为应当如何建立?

[[静止于实验室的光纤陀螺仪,环心固有加速度为g,光纤环与地球一起旋转,局域瞬时静止惯性系是从光纤环上一点从静止开始做自由落体运动的参考系。不过对于陀螺仪的分析,引入地球引力场是不必要的,应当在真空中分析其自身的旋转。这时的瞬时静止惯性系就是从光纤环上切线自由飞出的参考系。

静止于空间站的陀螺仪,整个空间站做自由落体运动,空间站本身就是局域惯性系(当然,由于地球引力场是非均匀场,所以还有潮汐力,本质上只有一点才是真正的自由落体,但这种不均匀性可忽略)。这时固定在空间站上的陀螺仪就测不到地球的自转,而只能测量到空间站的自转。

不知您的“绝对加速度”所指何物?是否指固有加速度?

包含整个陀螺仪的坐标系,如果陀螺仪相对于惯性空间在旋转,并且其同时面采用简单的平面,那么实际上用的是惯性系的同时面,这样的坐标系是斜坐标系,表观光速各向异性。如果用光纤环上各点的瞬时惯性系的同时面片断相接,则连接成的同时面是螺旋面,必须在一个角度上截断,才能满足单值性要求。这样建立的坐标系可以是正交曲线坐标系,从而满足表观光速各向同性。如果只考虑一维的光纤环,这个各向同性旋转坐标系我已经建立了。但如果还要考虑径向的各向同性,这个同时面方程我还没解出来,但我相信是有解的。

表观速度与固有相对速度不同没有矛盾。前面的讨论中我已经证明,光纤环上各点在旋转系中的表观速度为零,但各点的固有相对速度不为零。这是进一步指出,两对径点的固有相对速度最大。

我正准备就在惯性系中使用伽利略变换写一个帖子。在广义相对论中可以用任意坐标变换,因此也可用伽利略变换,但伽利略变换生成的是斜坐标系,在这样的坐标系中表观光速也是各向异性的。]]

[楼主]  [3楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2004/03/19 19:09 

还是离题太远

再强调一下,在“实验室”中做,是要求你(假想地)在光纤陀螺仪上做,不是在你的图上做。“局域”是问多大算局域?“惯性系”是不是可以有加速度?

[[静止于实验室的光纤陀螺仪,环心固有加速度为g,光纤环与地球一起旋转,局域瞬时静止惯性系是从光纤环上一点从静止开始做自由落体运动的参考系。不过对于陀螺仪的分析,引入地球引力场是不必要的,应当在真空中分析其自身的旋转。这时的瞬时静止惯性系就是从光纤环上切线自由飞出的参考系。 如何飞出,如何在自由飞出的参考系中测量。


静止于空间站的陀螺仪,整个空间站做自由落体运动,空间站本身就是局域惯性系(当然,由于地球引力场是非均匀场,所以还有潮汐力,本质上只有一点才是真正的自由落体,但这种不均匀性可忽略)。这时固定在空间站上的陀螺仪就测不到地球的自转,而只能测量到空间站的自转。


不知您的“绝对加速度”所指何物?是否指固有加速度?

应当是角速度,是我打错了。

包含整个陀螺仪的坐标系,如果陀螺仪相对于惯性空间在旋转,并且其同时面采用简单的平面,那么实际上用的是惯性系的同时面,这样的坐标系是斜坐标系,表观光速各向异性。如果用光纤环上各点的瞬时惯性系的同时面片断相接,则连接成的同时面是螺旋面,必须在一个角度上截断,才能满足单值性要求。这样建立的坐标系可以是正交曲线坐标系,从而满足表观光速各向同性。如果只考虑一维的光纤环,这个各向同性旋转坐标系我已经建立了。但如果还要考虑径向的各向同性,这个同时面方程我还没解出来,但我相信是有解的。


表观速度与固有相对速度不同没有矛盾。前面的讨论中我已经证明,光纤环上各点在旋转系中的表观速度为零,但各点的固有相对速度不为零。这是进一步指出,两对径点的固有相对速度最大。


我正准备就在惯性系中使用伽利略变换写一个帖子。在广义相对论中可以用任意坐标变换,因此也可用伽利略变换,但伽利略变换生成的是斜坐标系,在这样的坐标系中表观光速也是各向异性的。]]

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