作者metalamos (Lee Chandler)
看板Physics
标题[闲聊] 车厢抛球
时间Sun Oct 22 19:20:29 2017
在等速移动中的车厢中向上抛球,球仍然回回到抛球者手中
在加速度和运动方向相同的车厢做同样的事情,球会落在抛球者的後方;反之
在和朋友说明狭义相对论的概念之後
她想到曾在考试时回答过这问题
问我为何球必定会落回抛球者的手中
她认为不论在加速、等速前进或者煞车中的车厢中丢球,球始终都会落回手中
我记得我在n年前的北捷做过这个实验
并没有在三个状态下都落回手中呀
是把下意识的反射动作视为理所当然才会认为球无论如何都会掉回手上吗?
我试着用解释并且说服她
人类无法分辨等速前进和静止的差别
因此在等速移动的车厢抛球和站在地面抛球是一样的概念
在两个情境下,球运动的轨迹也是相同的
球自然而然会落回手中
在有加速度的车厢中
球的运动轨迹和在等速前进的车厢(站在地面上)是相同的
所以球才会落在抛球者的前方或後方
她无法接受在等速前进的车厢抛球和在地面是等价的这个概念
她的想法是:我理智上知道我正在前进,如果球没有跟着我前进,我怎麽会接到球?
所以我会接到球的原因是惯性,球的运动轨迹并不是直上直下而是抛物线
我反驳她
Newton 1_st law说的是:
不受外力作用的物体,静者恒静;动者恒动
1_st law在描述惯性
在车厢抛球,球只会受到人给球向上的力和地心引力
并没有一个向前的力让球跟着你一起前进
所以不能用惯性解释球会往前飞落到你手里
球并不会平白无故往前飞
若静止在月台上的人若可以目睹这一切
月台上的人看见球的运动轨迹的确是有一个夹角的抛物线
类似下图的概念
https://imgur.com/a/t9KGU
我认为我朋友的问题描述是不太恰当的
用静止座标系看到的现象解释移动座标系的结果
这就好像在醉汉找钥匙的故事
不应该把两个不同惯性座标系下看到的结果混为一谈
我的朋友无法接受球的运动轨迹无论如何都是一样的
也无法接受这个现象不是惯性能解释的
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我分析了一下我朋友的想法
她认为球应该要跟着她一起前进,不论在何种状态下
这样的想法是否暗示(隐含)着她将车厢、人、球视为同一个系统
所以她会认为无论如何球都该跟着人一起运动呢
若将车厢、人、球视为同一系统,该如何解释这个物理现象呢
想和大家讨论我的想法
被这问题困扰了两天
小弟的想法或观念若有错误欢迎指正、讨论
小弟会虚心接受错误的
谢谢大家!
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※ 编辑: metalamos (1.160.116.118), 10/22/2017 19:43:08
※ 编辑: metalamos (1.160.116.118), 10/22/2017 19:46:00
1F:推 u06m4rmp4: 感觉这个问题不用 用到狭相 然後等速车厢理智上 10/22 19:51
2F:→ u06m4rmp4: 你不知道你在前进 10/22 19:51
3F:→ u06m4rmp4: 轨迹base on 谁在看 不base on你在哪边丢 10/22 19:52
4F:→ u06m4rmp4: "并没有一个向前的力让球跟着你一起前进" 10/22 19:53
5F:→ u06m4rmp4: 不需要力使物体前进 力是加速用的 10/22 19:53
6F:推 woieyufan: 球离手=合力为0=等速前进 火车加速=火车施力 10/22 20:41
7F:→ woieyufan: 我说的是水平方向 铅直当然还是有重力 10/22 20:42
8F:推 Khatru: 叫她做实验就好了 10/22 21:29
9F:推 Khatru: 球水平方向不收力,水平方向的速度和你一样,这就相当於 10/22 21:31
10F:→ Khatru: 站在原地抛球 10/22 21:31
11F:推 mystage: 有些学生没办法用想像的,你带着做个实验就可以了 10/22 21:36
12F:→ Khatru: 也用不着狭义相对论,把人跟球的运动方程写出来就好了 10/22 21:40
13F:推 sputtering: 只有惯性系才符合相对性原理 加速系就非惯性系 10/22 22:58