飛機的速度為什麼不等於地球自轉速度和飛行速度之和呢??
理智告訴我不是的,,,可是我又想不通,既然飛機已經離開了地面,為什麼還要隨著地球自轉呢???
依本人愚見,題主真正困惑的並不是參考系的確立,而是題目中「為什麼飛機已經離開了地面,還要和地球一起旋轉」這一句話。
我的回答分為兩部分:
首先,我們應該意識到,在地面時,飛機和地面的線速度是一致的,也就是說「飛機是和地球一起轉動的」。
所以飛機起飛後,根據牛頓第一定律,它並不會「突然」脫離它之前的運動狀態。它還依舊是「跟著地球一起轉動」,只不過此時它們沒有接觸罷了。
其次,題主可能會困惑,但是我在大氣中飛行,跟地面沒有接觸,為什麼還能在相當程度上「和地球一起轉動」呢?
這是因為大氣層其實並不厚,和地球的尺寸的關係大概就是雞蛋和雞蛋皮(不是雞蛋殼,是雞蛋殼與蛋白之間的那層白膜)的關係。這麼一想,大氣層其實是能夠隨地球轉動就好接受多了。
因此,平靜的大氣層可以看做和地球是一個整體。飛機起飛之前,和地面的線速度是一致的,起飛後在大氣中飛行,我們常說的飛機的速度就是其相對於地面的速度,等於其相對於大氣的速度。
當然了,現實中會有風,因此空速和地速會有不同。但這不是題主想問的關鍵,因此不展開了。
另外,知乎不是一個互相學習的平台嗎?題主過來提問,雖然問題看起來比較基礎,也沒有必要冷嘲熱諷吧?既然飛機已經離開了地面,為什麼還要隨著地球自轉呢???
那麼,有什麼力量令飛機不隨著地球自轉?
速度是針對參考系而言的,沒有參考系速度沒意義。
我給身邊很多人舉過一個例子。
一個氣球,用繩子拴在a點,繩子長度就假設是1km吧,繩子不能被拉長,否則要斷。在無風情況下,過了2小時,請問繩子是否會被拉斷?
如果繩子斷了,那說明氣球隨地球轉動,會有位移。如果繩子不斷,說明地球轉動對氣球沒有影響。
反正我是沒有看到過生活中被氣球拉斷的繩子其實可以呀,只是這樣做意義不大罷了假如地球自轉速度400m/s,走路相對地面5m/s,你會用405m/s描述自己的走路速度嗎?因為通常你的路程是地球上某點的起點,到地球某處的終點,其中距離如果算上了沿著緯度運動的距離是可以直接抵消得出大圓距離的。
你跳起來已經離開了地面,假如你跳起來落下去用了一秒,為什麼落下來的時候沒有跑到身後幾百米的地方?(赤道自轉線速度466米/秒)
速度是相對的,飛機和衛星不一樣,從地球一個地方到另一個地方,應該選擇地面為參考系,飛機在地上的時候地球在轉,飛起來在轉,落下去也在轉,飛行速度就是飛機相對地面的速度,不需要加上地球自轉速度。
如果是衛星發射,應該選擇地心為參考系,考慮地球自轉,如在海南文昌建設衛星發射中心以提高發射初速度。飛機是在相對空氣運動的,機翼和空氣有一個相對速度(百米每秒量級)。空氣則又以一個小一個量級(十米每秒量級,因為高空所以快一點)的速度相對地面坐標運動)
這兩個相對速度關聯之後得到的就是飛機相對地面的速度。
注意是相對地面的。我們一般使用球坐標系和它的修改版 局地直角坐標系 。這樣可以方便將重力固定在一個坐標軸上。而不像直角坐標系會很麻煩,地球的自轉確實有影響,但在我們的坐標系中可以加慣性力和科氏力來使得運動方程依然成立,這就是為什麼你看到的相對速度都不管地球自轉你先要確定一個參考系。。。。
可能是措辭上出了偏差,題主的標題跟問題補充是矛盾的
「飛機起飛之後隨著地球自轉」=「飛機速度矢量等於兩者之和」這裡可能是說岔了,其實題主是想問:
飛機明明脫離地面,為什麼還是要跟隨地球自轉,而不是自由飛翔呢?
(以下只考慮地球自轉,以地心為坐標系零點)1、隨地球自轉的慣性,然起飛一段時間後就不需要再考慮了;
2、我們都知道地球外面包裹著大氣層赤道線速度約v=460m/s;地球半徑 6371 km;自轉產生的加速度赤道最大為:v^2/r=0.033m/s^2;而重力加速度:g=9.8m/s^2;可以看出,大氣層被地心引力(也就是地球媽媽產生的萬有引力)緊緊吸附在地球表面,跟隨地球自轉;
說直白點——大氣層也是地球自轉體系的一部分,整體上幾乎同步跟著地球轉,因此大氣層的運動,完全可以跟地面看成一體(整體上,忽略氣流局部微小流動)。
而飛機是在大氣層中飛的,因此不能擺脫地球自轉。
希望以上能解決題主「飛機為什麼還要隨著地球自轉」疑問。
BTW:
其實不隨地球自轉的人造物體,例子有很多——印度向太空播撒的一百多顆土豆衛星——擺脫大氣層後,這時再起飛時的自轉慣性已經無意義,想咋轉咋轉,這時的運行軌道就完全不用考慮地球自轉的因素。難道你跳起來就會有一千多公里的時速嗎
暑假啥時候結束啊好煩其實飛機靜止的時候已經有一個初速度了,這個初速度就是飛機所在的點的線速度,所以飛機再加速也只是在那個速度的基礎上加的速度。
如果以宇宙中的某一點作為參考系(就假設有一個神仙站在太陽系的上方看地球),那麼在他看來其實飛機的速度確實是地球自轉的那個線速度加上飛機相對地球的速度了。
就是你說的那個速度,選取合適的參考系,飛機速度就是那個速度。 速度其實就是個相對量,但速度的變化是絕對的。有一個現象可以幫助你理解速度:你有沒有發現,你的速度快慢其實你是感受不到的(汽車平穩運行的時候如果不看窗外,你是沒有感覺的),你能感受到的只是速度的變化(即加速度。坐車時剎車,起步,加速等操作)。科普一下參考系、慣性的問題這題就解決了。(歡迎長者來指出錯誤)首先是參考系的問題,眾所周知物體的運動是絕對的,靜止才是相對的。所以速度永遠是相對的,沒有絕對的速度,沒有一個參照物的話速度就沒有意義。毛主席說的好「坐地日行八萬里」,選取的參考系不同得出的相對速度就不一樣。像你隨地球自轉、地球隨太陽公轉、太陽系繞銀河系中心轉、然後本星系群、本超星系團……你要選不同的參考系速度會完全不一樣。就像不同的原點坐標系會得出完全不一樣的坐標一樣。但因為宇宙中絕大多數物體作為參考系對於還沒有完全突破地球的人類而言並沒有實際意義,因此在日常使用中默認選取普遍有實際意義的地面作為參考系。順便說一句,現在飛機不光有對地速度,還要有對空(空氣)速度,所以你會見到飛機機頭有一個伸出來的管子(空速管),好的戰鬥機取消空速管用有源相控陣雷達測。因為對地速度跟多是導航用,控制飛機要用對空速度。(伯努利原理,對空速度是升力的關鍵因素)
還有一個就是慣性的問題。(舉例的時候次要因素如空氣阻力、向心運動什麼的就不過多深究,不影響結論)
注意,慣性是物體的基本屬性。慣性大小隻與質量有關與速度無關(注意與動能動量區分,注意沒有慣性力這種說法,因為慣性是種屬性)因為慣性與物體狀態無關,物體任何時候都有這種屬性。所以飛機本身就是在隨地球自轉,然後發動機做功相對地面有速度伯努利原理產生升力飛起來。[如果不理解飛機為什麼本身要隨地球自轉就在去看看慣性的定義,腦補一下一個嬰兒出身生、由於沒有慣性剛出來就以相對地面約1700km/小時、470m/s的速度飛出去了。(甚至相對於天體直接秒秒鐘飛出地球)跳個高就飛出幾公里……怎麼樣畫面是不是很美,因此沒有慣性整個世界就會亂套]所以綜上所述,飛機會隨地球自轉是由於慣性,飛行速度根據參考系不同可以等於飛機速度+地球自轉速度(但還要注意是矢量加減),但因為這麼算實際意義不大,因此飛行速度還是默認相對地面的。參考系、慣性問題是初高中必考問題,不難,仔細想想就能想通。題主可能是太久沒有做相關類型練習思考了,把生活中現象當成結論來用卻忘了考慮某些重要的因素。(當年亞里士多德也是這麼想的,結果在物理運動學這一塊被伽利略、牛頓等輪番打臉,還被寫入了物理教材2333)題主想的沒錯,可是地面也以自轉速度運動,又追上來了
文科生只能夠躲在角落裡,靜靜地看著你們裝逼。
這個要看參考系嘍
好多回答都答非所問,地球赤道自轉線速度是466m/s,相比於這個速度風速要低得多。所以可以看做大氣層是跟著地球一起轉動的。類似於高鐵車廂里的蒼蠅。
現在初中生都開始玩知乎了嗎
因為參考系是地面
中學物理學最一開始學習運動與力的時候就會講,你要研究一個運動,就要先確定一個參考系,參考系不同,運動狀態也可能不同。
具體到這個問題,假如以地球為參考系,飛機的速度就單純是它飛行的速度了;假如以地球外的某個物體為參考系,飛機的速度就需要做一個伽利略變換了,也就是地球自轉速度和飛行速度之和;假如飛機的飛行速度可以跟光速相提並論了,此時需要考慮相對論效應,速度的計算就要用洛侖茲變換了。
好吧,我只是學過幾天高中物理的門外漢。。。匿了匿了
為什麼不加上地球公轉速度呢?是不是還得考慮太陽系的速度? 速度都是相對來說的。
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