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时间相对性公式的波源速表达! 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,余弦定理,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 ,设OA与OB(因各向同性)的夹角为θ,连结AB ,且设 AB = c0Δt′(Δt′为待定时间间隔) 则 OAB 构成任意三角形,依 余弦定理有(见图) OA2 + OB2 - 2OAOBcosθ = AB2 (1) 即 ( c0Δt)2 +( uΔt)2 -2u c0cosθ. Δt2=( c0Δt′)2 (2) 在 式(2)两边除以Δt2 得到 c02 + V*2 =( c0Δt′/Δt)2 = c*2 ( c* 为第一导出波速) (3) 式中 c* = c0Δt′/Δt (4) V*2 = u2 -2u c0cosθ (V*为导出波源速) (5) 如果 在 式(2)两边除以Δt′2 得到 ( c0Δt/Δt′)2 +(V*Δt/Δt′)2 = c02 (6) 即 c2 + V2 = c02 (7) 式中 c2 =( c0Δt/Δt′)2 (c为第二导出波速) (8) V2 = (V*Δt/Δt′)2 (V 为导出速度) (9) 由 式(7),式(8)消去c 及 式(3),式(4)消去c*可得时间相对性公式及波源速表达的时间相对性公式 Δt′=Δt / ( 1 - V2/ c02 )1/2 =Δt (1+ V*2/ c02)1/2 (10) 从式(5),式(10)可以看出,波源速可以超总速! 由 式(9),式(10)消去Δt/Δt′ 可得流速和波源速 转换公式 V2 = V*2/(1+V*2/ c02) (11) 式(7)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,时间相对性计算公式及其应用, 重庆工业高等专科学校学报,2000(4). 7.廖铭声,廖宇巡.液压缸的流体传动计算新方法, 重庆工业高等专科学校学报,1999(3). 8. 廖铭声,廖宇巡.圆弧型风帆的升力研究与计算,第五届全国海事技术研讨会文集,海洋出版社,1999. 9. 廖铭声,可靠性的数学模型,机电设备,1999(1). 10. 廖铭声,风中声信号传播的数学模型, 机电设备,1998(6). 11. 廖铭声,湍流基本定理及其应用,第十二届全国水动力学研讨会文集,水动力学研究与进展编辑部编,海洋出版社,1998. 廖铭声,圆弧型风帆的阻力研究与计算,船舶工程,1997(6). 14. 廖铭声, 圆弧型风帆设计的流体动力计算,舰船科学技术,1997(3). 15. 廖铭声,NACA剖面减摇鰭的升力阻力及力矩的研究与计算,704研究所所庆论文集,1996. 16. 廖铭声,总波速不变原理的提出及流体不变论的创立,第十届全国水动力学会议文集,海洋出版社,1996. 17. 廖铭声, 减摇鰭设计的流体动力计算, 机电设备,1996(3). 18. 廖铭声, 减摇鰭的阻力计算, 船舶工程,1995(4). 19. 廖铭声,船舶横摇计算公式及其应用, 舰船科学技术,1992(1). 20. 廖铭声,质量力场流体力学相对论及应用,潜科学,1990(5). 21. 廖铭声, 流体力学相对论的创立及其应用, 潜科学,1989(6). 22. 廖铭声, 流体力学相对论的创立, 潜科学,1989(4). 23. 廖铭声,流体力学最新公式,上海科技报,(1989.4.7.). |