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太陽地球二人轉
送交者: newwild 2019年10月19日11:04:34 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

二人轉就是“轉”,它是一種運動。是運動就需要有參考系。cnoversea提供的連接里有這樣的定義:“在描述一個物體的運動時,選來作為標準的另外的某個物體叫參考系。”也就是說,參考系就是一個物體。這個物體,可以是真實的物體,也可以是虛構的物體。以太陽地球二人轉為例。這物體可以是真實的,如太陽和地球本身。也可以是虛構的,如一個假想的物體,它只跟隨太陽或者地球的公轉,並不跟隨太陽或者地球的其它運動,如自轉。

理論上,任何物體都可以做參考系,但實際的參考系選取要考慮方便你的研究,以免產生“幻覺”。比如古人,看到太陽每天從東面升起從西面落下,就以為太陽是繞地球轉的,每天轉一圈。這就是因為參考系選取不當,產生了“幻覺”。在這裡,古人不自覺地選用了他自己作為參考系,而他自己是地球上的一個固定點,既跟隨地球公轉,也跟隨地球自轉。

太陽地球二人轉,是研究它們的公轉,因此可以忽視自轉。也就是選一個假想的物體作為參考系可能更好。這假想體只跟隨太陽或者地球的公轉,不跟隨太陽或者地球的自轉。如果是研究運動學問題,參考系跟隨太陽和跟隨地球都無大礙。(運動學問題是指只研究物體的運動參數,如軌跡(位移),速度,加速度等)。如果是研究動力學問題,參考系是跟隨太陽還是跟隨地球,就很有講究了。(動力學問題是指也要研究物體因運動所導致的受力)

再以太陽地球二人轉為例。如果選取參考系跟隨太陽,則地球繞太陽轉,要求的向心力是地球質量乘地球運動加速度。如果選取參考系跟隨地球,則是太陽繞地球轉,要求的向心力是太陽質量乘太陽運動加速度。無論是地球繞太陽轉,還是太陽繞地球轉,運動軌跡都是一個以太陽到地球距離為半徑的圓,運動周期都是一年。所以地球運動加速度和太陽運動加速度是一樣的。但地球的質量遠遠小於太陽,導致這兩個不同的參考系要求兩個不同的向心力。但向心力是由萬有引力提供的,它不可能因為我們選取了不同的參考系,就能給出兩個不同的萬有引力。這裡面肯定存在問題。俺已經找到了答案,但俺不說,還是先讓5味的網友自己來想。把這個問題想明白了,就能理解地球是繞太陽轉的。太陽繞地球轉不make sense。


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