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综述
在北京的天安门广场放飞一个气球,会不会跟着地球的自转而飘到好意思国去呢?这个问题看似浅易,却蕴含着引东谈主念念考的物理振奋——地球自转。
这个自转振奋会导致地球上不同地点的速率存在互异,比如说,赤谈上的速率最快,而南北极的速率则最慢。那么,地球的自转是否会对咱们放飞的气球产生影响呢?
或者,咱们不错刻毒一个更让东谈主风趣的问题,直升机飞起来原地不动,能我方就跑到地球另一边去吗?
悬停的旨趣
要解答这个问题,咱们率先需重要略直升机悬停的物理旨趣。直升机悬停是指直升机在空中保握静止的情景,这是通过诊治螺旋桨的角度和速率来完满的,使得直升机所受的朝高涨力和向下重力相互均衡。
在直升机悬停时,其位置是联系于大地固定的,也等于说,与大地的距离保握不变。那么,在直升机悬停时,它与地球的速率是否交流呢?谜底是细想法。
这是因为在直升机悬停时,它仍然具有与地球交流的水闲居向的惯性。惯性咱们上学的时候皆学过,等于说莫得外力介入的话,物体老是倾向于保握畅通情景不变。
地球自转会导致地球上的一切物体皆随之一谈动弹,而且具有与地球交流的水闲居向的惯性。直升机在升起之前亦然地球上的一个物体,因此,它也具有惯性。
同期还会链接受到万有引力,以及被地球带动的空气等好多复杂身分的作用。因此即使在升起后,直升机仍基本与地球的水闲居向速率保握一致。
不错设想一下,当你在行驶的汽车中放手一个球,它是否会跟着汽车的畅通而更动?谜底是含糊的。
因为球和汽车具有交流的水闲居向的惯性,是以它们联系于汽车是静止的。直升机悬停时的情况肖似于这个例子,只不外直升机与地球的速率要大得多。
悬停半天会若何
凭据前文的施展注解,咱们照旧知谈了直升机悬停时,其与地球的速率是交流的,因此联系于大地是静止的。
那么,如若咱们让直升机悬停12个小时,它是否会到达地球的另一边呢?谜底是含糊的。这是因为要让直升机到达地球的另一边,它需要在水闲居朝上加快到与地球自转速率很是但地方相背的速率,而这在推行中是简直不可能作念到的。
咱们不错通过一些数据来施展这少许。
地球的赤谈半径约为40000公里,自转周期为24小时,因此地球赤谈上的自转速率约为每小时1670公里。
而直升机的最大飞行速率一般不逾越每小时300公里,因此要对消地球自转速率,直升机需要加快到每小时1670公里,百家乐AG极端于其最大飞行速率的5.6倍。
彰着,这是不可能的,因为直升机的能源结构不允许其达到这么的速率。即使咱们假定存在一种超等直升机无意达到这么的速率,它也需要破耗多数时刻进行加快和延缓,而不可能立即篡改速率。
因此,直升机悬停12个小时后,仍然会停留在原地,不会到达地球的另一边。
能不可保握不动呢?
在上述推敲中,咱们一直假定直升机的位置是联系于大地保握不变的。策动词,如若咱们换个角度来看这个问题,就会发现一个愈加意念念的振奋:
如若咱们将直升机的位置视为联系于完全空间坐标系的,即不跟着地球或其他天体的畅通而篡改,而是保握固定不动的,那么直升机悬停12个小时后,它与地球的位置关系又将如何呢?
完全空间坐标系是一个假定的坐标系,它不跟着地球或其他天体的畅通而篡改,历久保握固定。
这个见地是牛顿刻毒的稳惯体系的一部分,他以为“完全空间在其内容上与外界任何事物无关,永久是交流且不动的”。
在这个坐标系下,咱们不错不雅察到地球和其他天体的信得过畅通情景,而不是联系于它们本人的畅通情景。比如,在完全空间坐标系下,咱们不错看到地球在继续地自转和公转,而不是静止不动的。
假定咱们领有一种超等科技,无意让一个物体在完全空间坐标系中保握静止不动,不受任何外力的影响,也不跟着地球或其他天体的畅通而移动。
咱们将这个物体放手在地球的某个地点,然后让它在完全空间坐标系中悬停不动。那么,在一段时刻后,咱们是不是就看不到它了呢?
由于地球在完全空间坐标系中继续自转和公转,因此这个物体相对咱们的位置实在会继续发生变化。从天地圭臬看来,地球并不是在一个固定的平面上画圆,而是和总共这个词星系一谈成螺旋状向着某个方上前进,因此如若天地是一个固定的空间,咱们在天地中的位置推行上是欺压地在变化的。
是以如若确凿有这么一个物体,在半天时刻后应该不啻是在咱们的舆图上换了位置,以至可能照旧脱离咱们星球的限制了。
结语
在现实中,无论是直升机照旧任何悬浮在空中的东西,皆会联系于大地基本保握不动。咱们通过这个问题更深刻地证实了地球的畅通规矩和物理学旨趣。这一历程不仅拓展了咱们对天地的意志,也启发了咱们对科学寰宇的探索精神。
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