物理實驗

chuck

在時速 100km 往左前進的車上發射一棵時速 100 km 往右的球

會是一個怎樣的情形？

根據相對原理

以地面的觀察者來看，這球應該是靜止的

因為向右的速度與向左的速度抵銷了

馬它才女指出，這個是力....

但事實呢？

請看 VCR



[ 本文最後由 chuck 於 2009-3-25 11:19 編輯 ]

wang.hurh

原文由 chuck 於 2009-3-24 21:31 發表
在時速 100km 往左前進的車上發射一棵時速 100 km 往右的球

會是一個怎樣的情形？

根據相對原理

以地面的觀察者來看，這球應該是靜止的

因為向右的速度與向左的速度抵銷了

馬它才女指出，這個是力....

但事實呢？

請 ...

這則影片(或者應該說這一系列的影片)真的是滿有意思的!

不知道他們為什麼沒有改用其他球??(例如鉛球)

如佛童所言, 自由落體是一個問題, 可是滿難避免的

另外就是車子後方的"繞流"(?), 有負壓的效果, 所以棒球會往前運動

不過

他們這個小組真的是有意思耶!!!

kati

原文由 wang.hurh 於 2009-3-25 04:01 發表

另外就是車子後方的"繞流"(?), 有負壓的效果, 所以棒球會 ...

看起來是證明了理論
發射之後確實看起來球是靜止在空中

至於球還往前跑
我猜是車往前開的100與球發射出去的100
並沒有辦法真的控制精準到剛好
當然還有空氣阻力與當時的風

------------------------------------------------

我有另外一個物理問題

到底球要離開車子多遠才會失去了車子的影響？
類似的問題是
如果那個發射球的人在貨車後面往上跳
要跳多高當他落下的時候才會摔出車外？
在有頂的行進中火車車廂中跳為什麼不會位移？

momodif

刪文

為抗議catwyc對本人惡劣之行為

[ 本文最後由 momodif 於 2011-2-3 20:26 編輯 ]

foton

個人覺得
可以從理想與現實兩方面去看這個實驗

1. 理想狀態
車子應該要是等速100km/hr前進(慣性座標,速度恆定或為零),然後球以-100km/hr射出
這時同樣位於慣性座標下的觀察者(我們)應該可以看到球只受重力影響做自由落體運動
(平拋運動的水平速度被抵銷--->自由落體運動)
不管球有沒有超出車子,或是假設是一輛拖板車,有很長很長的平台,我們都只會看到自由落體

2. 實際狀況
從牛頓力學看, 其實還用不到相對論
我們可以看到影片中車子其實在加速,我們只是看到速度到達100km/hr的瞬間
那麼,車子其實是一個加速座標(假設加速度為a), 這時還沒射出的球已經受到一個反方向慣性力了
也就是球的質量(m)乘上加速度(f=-ma)
另外當球射出時, 球會受到一個來自向前空氣的阻力, 在這個情況下跟速度成正比(有些狀況成平方正比)
本來的平拋運動在射出的瞬間, 水平方向的速度依舊被抵銷
但接下來的運動要看這兩種力的抵銷狀況
如果摩擦力較大那麼我們就會看到向前的拋射(影片所示)

事情上最好證明的方法是車子以低速等速前進(10 km/hr)然後球也同樣以10 km/hr射出
這樣空氣阻力的效應可以減到最低
對於相對論的速度而言 10 km/hr跟 100 km/hr 是沒有多大的差別的
(還是古典力學的範圍)

更正單位為 km/hr
sorry km/s用習慣了

[ 本文最後由 foton 於 2009-3-25 20:10 編輯 ]

chuck

在時速 100 km/h 向左的火車上丟出 100 km/h 向右的球

投擲者所需輸出的力應該也不同於站立於平地上

這個實驗中球會呈現自由落體應該是因為球的校正點是靜止時刻

所以職棒選秀時，應該到火車上去，如果能在時速 100 km/h 向左的火車上投出 140 km/h 向右的球

這個投手一定要簽啊

mmarta

原文由 foton 於 2009-3-25 13:18 發表
個人覺得
可以從理想與現實兩方面去看這個實驗

1. 理想狀態
車子應該要是等速100km/s前進(慣性座標,速度恆定或為零),然後球以-100km/s射出
這時同樣位於慣性座標下的觀察者(我們)應該可以看到球只受重力影響做自由 ...

討論一下，

因為有力的介入，
我最開始考慮球的運動軌跡，
我的思考方向是把球跟車子在射出後視為兩個物體而不是一個系統去想，
因此對於介入的力，
除了發射的力、空氣阻力、重力之外，
（我把射出前的影響忽略，將他視為初速為 100km/hr 的物體）
我還想到一個力，但是對於方向性引申的問題不是很確定，
車子繼續前駛的情況，要把白努力定律考慮進來嗎？
球會繼續往前走，跟這相關嗎？

因為通常我們想到白努力的時候，
大部分是兩者平行的。

[ 本文最後由 mmarta 於 2009-3-25 16:56 編輯 ]