相對運動(Relative Motion) | 科學Online - 國立臺灣大學
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相對運動(Relative Motion) ... 當我們在描述一個物體的運動時,會先選定一個座標系,再進行描述。
換句話說,一個質點的位置或速度決定於測量者的參考座標 ...
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相對運動(RelativeMotion)
台北市立第一女子高級中學林妏霙/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
當我們在描述一個物體的運動時,會先選定一個座標系,再進行描述。
換句話說,一個質點的位置或速度決定於測量者的參考座標;就我們的目的而言,一個參考系就是將你變成依附於其上的物體。
舉個簡單的例子來說:假設現在有一個同學(B)追著你(A)在跑道上奔跑,定起始點為P,$$\overrightarrow{X_{AP}}$$則我們可以將你相對於起始點的位置寫成,$$\overrightarrow{X_{BP}}$$將你同學相對於起始點的位置寫成,因為他是要追你的,所以你們兩個“相對於第三者”的位置對他並沒有任何助益,這時候,“你相對於他”的位置對他來講是較有幫助的,而這樣的位置也就稱為相對位置,亦即你相對於他的位置。
由此,我們可以知道:
你相對於他的位置為,即一般常見的式子:
將上式對時間微分
我們可以得到
此式即一般相對速度的式子。
伽利略變換(TheGalileanTransformation)
若現在有兩個座標系分別為S與s1,且s1以等速度$$\overrightarrow{u}$$相對於座標系$$S’$$運動,設兩原點$$O$$和$$O^1$$在t=0時重合,則任一點D相對於兩個座標系的關係為:
以上的關係式我們稱之為座標的伽利略變換。
如果我們將此時的(1)式對時間再一次微分
得到的結果是時,表示是一常數,即兩者相對速度恆為定值,亦即兩者對於起始點的加速度是完全相同的(eg.拋體)。
因而有了上述那些轉換式,可說是相對運動中的一種特殊狀況。
參考資料:
1.中譯本:物理(上)(下)/Halliday,FundamentalsofPhysics,Wiley/全華圖書
2.中譯本:UniversityPhysics/HarrisBenson/歐亞書局
3.http://elearning.stut.edu.tw/mechanical
Tags:相對運動
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