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太阳地球二人转
送交者: newwild 2019年10月19日11:04:34 于 [五 味 斋] 发送悄悄话

二人转就是“转”,它是一种运动。是运动就需要有参考系。cnoversea提供的连接里有这样的定义:“在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的某个物体叫参考系。”也就是说,参考系就是一个物体。这个物体,可以是真实的物体,也可以是虚构的物体。以太阳地球二人转为例。这物体可以是真实的,如太阳和地球本身。也可以是虚构的,如一个假想的物体,它只跟随太阳或者地球的公转,并不跟随太阳或者地球的其它运动,如自转。

理论上,任何物体都可以做参考系,但实际的参考系选取要考虑方便你的研究,以免产生“幻觉”。比如古人,看到太阳每天从东面升起从西面落下,就以为太阳是绕地球转的,每天转一圈。这就是因为参考系选取不当,产生了“幻觉”。在这里,古人不自觉地选用了他自己作为参考系,而他自己是地球上的一个固定点,既跟随地球公转,也跟随地球自转。

太阳地球二人转,是研究它们的公转,因此可以忽视自转。也就是选一个假想的物体作为参考系可能更好。这假想体只跟随太阳或者地球的公转,不跟随太阳或者地球的自转。如果是研究运动学问题,参考系跟随太阳和跟随地球都无大碍。(运动学问题是指只研究物体的运动参数,如轨迹(位移),速度,加速度等)。如果是研究动力学问题,参考系是跟随太阳还是跟随地球,就很有讲究了。(动力学问题是指也要研究物体因运动所导致的受力)

再以太阳地球二人转为例。如果选取参考系跟随太阳,则地球绕太阳转,要求的向心力是地球质量乘地球运动加速度。如果选取参考系跟随地球,则是太阳绕地球转,要求的向心力是太阳质量乘太阳运动加速度。无论是地球绕太阳转,还是太阳绕地球转,运动轨迹都是一个以太阳到地球距离为半径的圆,运动周期都是一年。所以地球运动加速度和太阳运动加速度是一样的。但地球的质量远远小于太阳,导致这两个不同的参考系要求两个不同的向心力。但向心力是由万有引力提供的,它不可能因为我们选取了不同的参考系,就能给出两个不同的万有引力。这里面肯定存在问题。俺已经找到了答案,但俺不说,还是先让5味的网友自己来想。把这个问题想明白了,就能理解地球是绕太阳转的。太阳绕地球转不make sense。


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