作者mathfeel (mathfeel)
看板Physics
标题Re: [问题] 运动的独立性
时间Wed Apr 25 18:38:23 2007
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之铭言:
: 学习过物理的人应该都知道,物体的运动可以分解为x、y方向来处理。
: 国高中物理就已经练习得很熟练,知道复杂的运动,可以分解处理。
: x、y方向的运动彼此不相干扰。
: 可以各自符合 F=ma。
: 有个问题想了很久,自己问自己也回答不上来。
: 就是「为什麽」?
: 为什麽x、y方向的运动可以互相独立?
: 无法给自己一个满意的说法。
: thanks~
想了一下之后发现这个问题问得有问题。
如果原po是要问为甚麽x方向的力只会产生x方向的加速度,那唯一的答案就是因为m是纯量。
所以力的方向必需跟加速度的方向相同。
不难想象有比较复杂的系统的有效质量是一个张量,那加速度跟力的方向就不一定一样了。
匆促之间想不到例子,但一个很好的对比就是力矩跟角加速度:
t = I w,在一般情况下力矩跟角加速度的方向不一样,因为I是tensor.
如果问题是为甚麽x方向的加速度不会影响y方向的运动,那是因为你用的是不随时间变化的座标。
物理的大假设是位移可以用向量来表示(就是可以两个向量相加和可以乘以纯量)
位移是时间的函数。
位移向量的每一个方向(不一定互相垂直的方向)的分量都是时间的函数。
但因为方向本身不是(假设笛卡儿座标),所以求速度、加速度取时间微分时
每个方向的unit vector不受影响因为笛氏座标方向于时间不变。
所以x方向的位移只会受x方向的速度、加速度影响。
反过来考虑有时间变化的座标系统好了,例如2D polar:
\vec{r} = r \hat{r} (\vec{r} 是位移,\hat{r}是unit vector)
\vec{v} = dr/dt \hat{r} + r dθ/dt \hat{θ}
换句话说,θ方向的速度(角速度)会影响r方向的位移:
虽然它不改变物体离原点的距离、但它会改变下一时间物体离原点的方向。
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pub 2048R/9CB5B35A 2/20/2006 Matthew Zhang (gmail key) <
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