这个问题很有意思,按照我们的经验,直升机悬在空中不动,而地球倒是无时无刻不在动弹的,那岂不是直升机悬在空中一天,就可以举世一周了?
想是这么想,可是事实仿佛不是这样,直升机起飞了,只要不本家儿动前后摆布移动,就是在原地不动,涓滴没有要“举世一周”的筹算。这是为什么呢?
1,我们先理解一点:直升机怎么才算是真悬空?
直升机怎么样才算是“悬空”?有人会回覆:直升机飞起来就是悬空呗,这还不简单?可是现实上这个问题远远不是这么轻易解答的,我们来举个例子吧。
一辆在高速上匀速行驶的汽车中,有一只蚊子飞了起来,请问此刻蚊子算是悬空了吗?
不错,看起来仿佛蚊子飞到了空中就是悬空了,可是,蚊子此时仍是跟车子里的空气一路在高速上疾走而去,在这种环境下,就算是蚊子在空中悬停一万年,蚊子相对车子的位置也不会有涓滴转变。
这个事理运用到直升机和地球上也是一样的:当直升机飞到空中的时辰,现实上直升机和四周的空气都是跟从整个地球一路动弹的,所以只要直升机不本家儿动前后移动,那么直升机相对于地球的位置就不会变。
用科学上的话来说,就是匀速行驶的汽车这个时辰是一个“惯性坐标系”,在相对地面这个“绝对坐标系”活动。当我们站在地面上看这辆汽车的时辰,任何的“悬空”(也就是相对于汽车悬停)其实都不是真悬空,而是跟着汽车一路高速活动。
2、那么怎么样才能让直升机“真正”悬空?
谜底很简单,在宇宙中搭一个庞大的吊车,把直升机吊起来、悬在空中,就像下图中一样。这个时辰地球本身转本身的,而直升机则相对地球的轴心连结不动。只要做到了这一点,直升机确实是可以做到“悬停24小时、举世一周”。
我们用一架吊车实现直升机的“真悬停”
究竟结果直升机一向在那个位置没有动,可是脚底下的地球倒是在不竭扭转,按照常识就可以知道,直升机连结这个状况24小时之后就相对地球就绕了一圈了。
3、我们先不去管能不克不及造出来这么大的吊车,只说我们可怜的直升机身上会发生什么工作
我先问一个问题:请问,有没有人敢徒手摸一下下面的这个砂轮?估量只有疯子才敢这么干吧。之所以人人都知道摸这样的砂轮是作死,是因为你的手是静止的,砂轮是高速动弹的,你的手摸上去的时辰因为手和砂轮之间的相对活动,会发生庞大的摩擦感化从而把你的手磨得血肉迸溅。
高速砂轮
那么同样的,当我们悬吊着直升机的时辰,地球就像是一个庞大的砂轮、带动着四周的空气,与静止不动的直升机发生猛烈的摩擦感化。
而这个相对活动速度有多大呢?我们只要看一下地球赤道位置的线速度就知道了,这个相对活动速度是465.1m/s,换算一下就是1700公里每小时。而一场最猛烈的飓风风速才多大?谜底是250公里每小时——这个速度只是1700公里每小时的零头。
飓风跟1700公里每小时的时速比拟,只是零头
所以我们可怜的直升机就在如斯之高的相对速度下,享受着来自地球大气带来的高达1700公里每小时的吹拂,估量直升机早就在风中散了架了。
4、若是我们要让直升机实现“悬停24小时、绕地球一圈”的豪举要怎么办呢?
若是我们必然要实现真正的“悬停24小时”的挑战,我们需要让直升机做到如下的几点:
起首,直升机起飞之后要标的目的地球活动偏向的反偏向加快到时速1700公里每小时,从而模拟出来“直升机被吊住、相对地轴不动”的真悬停结果。而闻名的F-35战斗机,最大飞翔速度大要是1900公里每小时,所以我们的直升机要加快到跟F-35战斗机一样快。
我们的直升机要飞得跟F-35战斗机一样快
然后,连结不异的偏向、速度,直升机一向飞翔24小时,在这个过程中直升机要降服庞大的空气阻力,而空气阻力是因为直升机与空气之间庞大的相对速度造当作的。此刻的人类还没有手艺让一架飞机在不空中加油的环境下高速飞翔这么久。
最后,履历了24小时的“模拟悬停”之后,我们的直升机完当作了“举世一周”的豪举。
有人说:什么?我要让直升机以1700公里每小时的速度往一个偏向飞?若是直升机这么非不是原本就可以举世一周吗?那这仍是悬停吗?
所以问题的现实就是这样的:只有让物体在地球上高速活动起来,才可以或许相对地球的中间静止,实现所谓的“悬停”;而我们只是让直升机起飞、相对地球静止的时辰,站在地球外看起来,直升机倒是在跟从地球高速活动,并没有“悬停”、直升机也不会跟地球之间发生相对活动。而这就是“相对活动”的寄义。
好比说下面这张图,你觉得在高速运行的汽车上往上抛个球就是让球“悬停”了?其实并不是的,从站在地面上的人看来,只有你把小球标的目的后高速发射,才可以或许让这颗小球真正地“悬停”在空中。
若何让汽车上的小球“悬停”在空中?
总结一下
直升机慢慢悠悠垂直飞到空中,不是真悬停,只有当直升机朝着某个偏向高速飞翔的时辰,我们才可以或许认为他是相对地球“悬停”在空中,也只有这个时辰,才可以或许实现“悬停24小时、绕地球飞翔一圈”的结果。可是同时,在地球概况的人看来,为了实现“真悬停”,直升机要一路飞驰而去——这其实就是飞机正常的飞翔。
所以,这就是“相对活动”中的事理——一切活动要看你以什么为参考系,尤其我们在面临“悬停”这种听起来就必然要选一个参考对象的活动体例。
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