参照系方面有关经典论文范例,关于天宫一号实验想到转动参照系上的实验相关论文范文检索

时间:2020-07-05 作者:admin
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天宫一号参照系S*(或称实验室,下同),纬度为90°的地面参照系S0,纬度非90°的地面参照系S,相对于S匀速平动的参照系SV和相对于S加速运动的参照系S,其上的重力加速度分别为 0、g0、g、gv和g‘. 从S0上看,以上其他四个参照系都是转动参照系.gV≠g导致伽利略相对性原理不成立,g‘≠g导致牛顿第一、二定律必须修正为牛顿----梁氏定律.于是,我们以牛顿----梁氏定律为唯一基本定律,以其表达式为基本方程和数学基础,创立了适用于任何一个参照系的普适经典力学(可称为牛顿——梁氏力学).

(1) 转盘上的实验

上述S上有一水平的匀速转动圆盘,转轴过圆盘的中心O.我们只有在O点领域上才能测得质量为m的物体对S系的重力mg和S系上的重力加速度g;设想我们从O点往圆盘半径向外移动,则测得该物体的重力为mg'和该物体所在领域上的重力加速度为g',该领域参照系上的水平面与S系上的水平面不平行;当该领域参照系离O点越来越远而使其对S系的线速度几乎达到第一宇宙速度时,则有g'≈0(微重力情况,微重力就是地球吸引力的一个小小分力),于是该领域参照系就天宫一号参照系等价了.由此可见,改变转动参照系的角速度或线速度,可改变其上的重力加速度.当上述领域参照系与O点之距和该参照系相对于S系的转动角速度均已知时,则中学生也能计算出g'的大小及其与g的夹角.

(2)证明g0≠g≠gv≠g'

仅受万有引力作用的物体称为自由物体.自由物体相对于参照系的加速度称为该参照系上的重力加速度.我们分别到上述S0、S和S'上做重力加速度测量实验,则结果分别为g0、g和g'且它们互不相等.我们到伽利略船舱SV上做重力加速度测量实验:当SV相对于S的速度V为平常的船度时,则gV与g的差别观察不出来(使伽利略、牛顿和爱因斯坦均误认为有伽利略相对性原理);当V较大时(例如有第一宇宙速度的1/2),则gV的g差别就可以观察出来,于是有gV≠g.另外,很容易用加速度相加定理证明g0≠g≠gv≠g',可参阅文献[1].值得指出:将S上的单摆和复摆周期公式中g换成g',则成为S'上的单摆和复摆周期公式;将S上的阿基米德原理表达式中g换成g',则成为S'上的浮力表达式Q'(认识了这个表达式,才能正确解释牛顿水桶实验).

(3) 伽利略相对性原理不成立

我们可以将S上的情况视为静止情况而将SV上的情况视为恒定速度运动的情况

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