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水波声波光波统一性的打水漂实验研究 廖铭声 （中国船舶重工集团上海704研究所 上海20031） 摘要 介绍了打水漂实验研究的全过程。对实验现象的分析结果表明：波源速度u 与静水波速（总波速）c0 之间的关系，总波速不变原理和时间相对性，这三个计算公式是有实际背景的。水波声波光波有其统一性。 关键词 打水漂，总波速，波源速度，时间相对性，勾股弦定理，各向同性，流体不变论 因为水波有其可直接观察的优越性，故 选它作为实验的例子。 用一块小瓦片，或用一个有一定重量的硬币，顺着平静的有相当大小的湖面，用力投掷出去，使硬币平面，平行于水平面方向，当硬币落到水面上时，会立即弹起，之后又一次落到水面上，又再一次弹起，。。。，水面上留下一串，从大到小的圆形水波。这就是实验产生的现象。我们称之为打水漂。这是小时候爱玩的游戏。这个实验的目的是研究：波源速度u 与静水波速（总波速）c0 之间的关系，总波速不变原理和时间相对性，这三个公式的实际背景。现在设其中一个圆的圆心为O ，其半径为 R = OA = c0Δt（Δt为时间间隔），与此同时，硬币也飞到了B 点，OB = uΔt ，不妨设OA⊥OB(因各向同性)，连结AB ，且设 AB = c0Δt′（Δt′为待定时间间隔） 则 OAB 构成直角三角形，依 勾股弦定理有（见图） OA2 + OB2 = AB2 （1） 即 （ c0Δt）2 +（ uΔt）2 =（ c0Δt′）2 （2） 在 式（2）两边除以Δt2 得到 c02 + u2 =（ c0Δt′/Δt）2 = c*2 （ c* 为第一导出波速） （3） 如果 在 式（2）两边除以Δt′2 得到 （ c0Δt/Δt′）2 +（uΔt/Δt′）2 = c02 （4） 即 c2 + V2 = c02 （5） 式中 c2 =（ c0Δt/Δt′）2 （c为第二导出波速） （6） V2 = （uΔt/Δt′）2 （V 为导出速度） （7） 由 式（5），式（6）消去c 可得时间相对性公式 Δt′ =Δt / （ 1 - V2/ c02 ）1/2 （8） 由 式（7），式（8）消去Δt/Δt′ 可得流速和波源速 转换公式 V2 = u2/（1+u2/ c02） （9） 式（5）是总波速不变原理表达式，其中 V 是流速，见“流体不变论”。 本实验对水波，声波，光波等皆成立，只要波介质静止时是各向同性的。水波声波光波有其统一性。 从 式（3）我们看到，总光速和光源速不可线性相加，只可平方相加，这是爱因斯坦失足的地方。 A 图示（拍有照片） 参考文献 1． 廖铭声，流体不变论，上海科学技术文献出版社，1993。 2． 廖铭声，风速与风中声速公式的实验基础和逻辑根源，重庆工业高等专科学校学报，2001，（4）。 3． 廖铭声，气流声源及其信号传播研究，噪声与振动控制，2002，（1）。 4 ．廖铭声，风中声速与时间相对性计算公式，萍乡高等专科学校学报，2000（4）。 5 ．廖铭声，相对声速与多普勒效应，广西物理，2000（3）。 6 ．廖铭声，“流体力学最新公式”，（上海科技报），1989。4。7。 |