地球母亲似乎始终对人类静止不动,但实际上,地球一直围绕着太阳公转,这是宇宙真理。那么,为什么人类没有感觉到地球在运动呢?答案很简单-相对运动,这意味着运动在实际生活中始终是相对的。以V速度向某个人移动的物体意味着在以该人为参照系的同时测量速度。同样,当我们以一定速度行驶时,地面和树木似乎向后移动,但实际上它们是静止的,无法移动,这是现实生活中的例子,是相对运动存在的证明。
相对运动
相对运动是与除地面以外的某个参考系相比的运动,并且相对于地面定义运动时,参考系变为地面。如果两个物体在同一方向上移动,则两个物体的相对速度都会降低。如果两个对象沿相反方向移动,则它们的相对速度会增加。它们的绝对速度会增加还是减少?不会。因为它们中的每一个的绝对速度都是在地面上测量的(地面是参考系)。
参照系:
用最简单的话来说,如果必须解释参考框架,那就只是观点了,就像人类有不同的观点一样,每个人都有不同的参考框架。想象一下绘制一个图,一切都相对于原点绘制,例如(4,3)是图上的一个点,并且在定义该对时,据说该点在x轴上距原点4个单位并且从原点到y轴的距离为3个单位,基本上,图形上的所有内容都是从原点开始测量的。因此,原点是这里的参考框架。同样,人类在看待世界的同时将其起源和参考框架。
相对速度
假设有两个对象P和Q以其各自的速度v p和v q移动,现在根据它们的位置,它们的相对速度将有所不同。假设当它们沿相同方向移动时,它们在时间t中的初始位移为X 01和X 02 ,最终位移为X 1和X 2,
然后,X 1 = X 01 + v p t⇢(1)
X 2 = X 02 + v q t⇢(2)
从(2)减去(1),
X 2 – X 1 = X 01 – X 02 +(v q t- v p t)
X 2 – X 1 =(X 02 – X 01 )+(v q – v p )t
最终的相对位移为:X = X 2 – X 1 (物体的位移Q wrt P)
初始相对位移为:X 0 = X 02 – X 01 (物体的位移Q wrt P)
相对速度为:v = v q – v p (物体Q的速度,物体P的速度)
相对运动图
相对速度可能会有所不同,并且可能会根据对象的绝对值而变为正,负或什至为零。如果两个速度v 1和v 2方向相同,则对象2 wrt 1的相对速度为(v 2 – v 1 ) 。当这些物体沿相反方向移动时,相对速度变为(v 2 + v 1 ) 。
当对象沿相同方向移动时,让我们根据不同对象的速度值(v p和v q)查看不同的情况,
情况1:对象具有相同的速度(v p = v q )
当两个物体具有相同的速度并且沿相同的方向移动时,它们之间的距离将始终保持恒定(X 2 – X 1 = X)
情况2:第二个物体的速度大于第一个物体的速度(v q > v p )
当第二个物体(物体Q)的速度大于第一个物体(P)的速度时,由于Q在P之前,因此它们之间的距离将始终为正,因为P无法穿过Q。
情况3:当第一个物体(P)的速度大于第二个物体(v p > v q )的速度时
当第二物体具有较小的速度时,物体P将能够容易地越过物体Q,因此,第二物体与第一物体的距离之间的差将为负。
笔记:
- When the objects are moving in the same direction, the magnitude of the relative velocity between them is the sum of the velocities of the objects.
- When the objects are moving in the opposite direction, the magnitude of the relative velocity between them is equal to the difference between the magnitude of their velocities.
样本问题
问题1:为什么火车旅行时相反的方向行驶的速度似乎很高?
回答:
While travelling in trains, most the times it is seen that the trains coming in opposite direction seem to be travelling at a very fast speed than usual, it is because the speed we observe is the relative speed of first train w.r.t. to the train coming in opposite direction, hence, the overall speed is the sum of speeds of both the trains.
问题2:质点以vm / sec的恒定速度运动,如果质点运动的时间为t,并且覆盖的距离为x(t),则x(1)= -2,x(7 )=6。找到,
1.粒子所覆盖的位移从t = 1秒到7秒。
2.恒定速度的值(vm / sec)。
解决方案:
1. Distance at t = 1 second, x(1) = -2
Distance at t = 7 seconds, x(7) = 6
Total displacement = 6- (-2) = 6+2 = 8 units
2. Constant velocity = Displacement/ Time = 8/(7-1) = 8/6 = 4/3 m/sec.
问题3:Rahul以6m / sec的速度骑自行车,而Raman以2m / sec的速度向同一方向慢跑。证明拉曼wrt Rahul的相对速度将为负。
解决方案:
Raman’s speed w.r.t. Rahul = (Speed of Raman)- (Speed of Rahul)
= 2 m/sec – 6 m/sec
= -4 m/sec
Hence, The Relative speed of Raman w.r.t. Rahul is negative.
问题4:在上一个问题中,假设可以想象Rahul和Raman都在一个非常大的平台上,该平台以10,000m / sec的速度移动。如果绝对速度与以前相同,那么这个新增加的因素之间的相对速度是否会发生变化?
回答:
NO CHANGE. There will be No change in the relative speed between them because of the introduction of large platform moving with a speed of 10,000m/sec, since the platform is under both Rahul and Raman. In other sense, Earth too acts as a very big platform which constantly moves around the Sun but the formula for Relative velocity still remains the same.