運動具有相對性,因此在運動學中的運動學物理量也具有相對性,加速度a,速度v,位移x都具有相對性,在不同的參考系中看到的結果可能是不一樣的。在運用運動學公式的時候一定要統一參考系,而時間不考慮相對論效應,認為是一樣的。另外在慣性系中,也沒有所謂的非慣性力問題,若為非慣性系,也可假設一個非慣性力對牛頓第二定律式進行修正即可(高中很少見到這類問題,除非競賽)。勻變速直線運動當中的速度公式,位移公式等基本公式,還有平均速度公式,中間時刻速度公式,中間位移速度公式,消時公式,逐差公式,初速度為零的比例公式等推導公式,所有的運動學公式都要相對于同一參考系,不同參考系的要進行變換,要知道的是相對即相減(矢量差)。
例:改裝後的“瓦良格”号航空母艦進行出海航行試驗,中國成為又一個擁有航空母艦的國家。已知該航空母艦的飛行甲闆長度為L=300m,某型号的戰鬥機在航空母艦上起飛過程中的最大加速度為a=4.5m/s2,戰鬥機的速度達到v=60m/s才能安全起飛。
(1)如果航空母艦靜止,戰鬥機被彈射裝置彈出後開始加速運動,要保證戰鬥機能安全起飛,戰鬥機被彈射裝置彈出時的速度至少是多大?
(2)如果航空母艦勻速前進,在沒有彈射裝置的情況下,要保證戰鬥機能安全起飛,航空母艦前進的速度至少是多大?
艦載機在航母甲闆上的起飛過程,如同汽車在馬路上跑
解析:(1)L是相對航母的,a也是相對航母的,v是相對地面的。但是因為航母是靜止的,所以相對航母和相對地面是一回事。
航母靜止
(2)L是相對航母的,a也是相對航母的,v是相對地面的。沒有相對于同一參考系,如果還是像第一問那樣直接套運動學公式是錯誤的。
航母勻速運動的話,艦載機相對航母的初速度為0,相對加速度為a,相對位移為L,全部的運動學物理量都相對同一參考系了,可以應用運動學公式了。
第一種方法:以航母為參考系
以航母為參考系,所有運動學物理量要相對航母。第二種方法:以地面為參考系
以地面為參考系,所有運動學物理量要相對地面。顯然,以航母為參考系的計算簡單,但是不管哪種方法,道理還是一樣的。
綜上所述,運動學問題一定是要對于同一參考系才能比較,才能存在着一些關系。
請記得,統一參考系!
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