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参考系和参照物的区别是什么(物理学的偷梁换柱之参照物与参照系)

时间:2024-08-27 08:30:12

1不知道从什么时候开始,物理学不再努力甄别概念的真实意义,开始制造神奇的东西,像制造神话一样,一旦提出的一些预言得到验证,就被当做神明一样待遇。牛顿发现万有引力,但万有引力究竟是啥,机理问题没有下文,但牛顿毕竟意识到这点,并为此而苦恼。但从他的年代来说,已经是前进了一大步,而且,如果追问机理的话,是追溯不完的,即便弄明白了万有引力机理,再深层次的机理问题还是要被提出来。

比如,要问人类的来源问题,可以回答,上帝造人。算是解决了人类的来源问题,但又有新的问题摆在我们面前:人是上帝造的,那上帝又是谁造的?以此类推,总会有新的问题摆在我们面前。

但是有关物理学上的偷换概念的就不能容忍了,因为物理学有很多看上去差不多,但是却截然相反的概念,一旦被换,其结论必定是错误的,甚至荒唐的,现在我们看看一对看上去差不多的概念,参照系与参照物。


物理学讲相对运动,总会讲参照物,你的运动速度是多少?那是相对谁来说的,那个相对物就是参照物。参照物的概念是考察矢量运动的有大小,有方向。至少一个物体以v的速度离我远去还是冲我而来,意义是完全不一样的。因为如果离我远去,我是绝对安全的,如果冲我而来,那就有把我撞得粉身碎骨的危险了。


至少我们知道,参照物是考察矢量速度的概念,提到参照物,就是考察矢量速度的。如果是参照系那一定是考察标量速度的,一列高铁列车在以350km/s的速度飞驰,那是相对铁轨轨的,而铁轨是固定在地面上不动的,整个地面就可以被看成是刚体的不动的。那这350km/s的速度就是标量速度,不计方向。


如果我们的注意力不在于运动物体性对于我们某物的相对位置关系,只考虑运动物体本身的一些指标,比如风阻,列车与铁轨的摩擦力,列车车轮的转速,那我们所说的速度一定是标量速度。标量速度所关心的不是外部事物,而是自己与直接接触的物体的关系,并对自身产生的速度。比如一条鱼在水中游动,它的游动的阻力与其游动速度的平方成正比。这里的注意力在于游动与阻力与游动速度上,而不是外界的某个珊瑚礁的距离变化上?

如果在参照系中考察矢量速度会怎么样?我们可以试试研究一下。建立平直角坐标系,一个动点d相对原点o在x轴正轴方向以10m/s的速度运动,我们可以说d相对参照系以10m/s的速度运动吗?不可以,因为我们在参照系内换一个点,其相对速度就不是10m/s了。这个速度只是相对点o的,与参照系内的其他点的相对速度都是不同的。


设在t=0时,动点d开始运动,那么它相对于y1点的相对速度是多少?先计算距离,是时间的函数:s=√(10×10+10t×10t) 相对速度为:v=s’=10t/√(1+t×t) 当它t=1秒时:v=5√2;当t=2秒时,v=4√5,速度都不是10m/s。由此可见,参照系与参照物的概念是完全不一样的。