Bewegen Sie den Mauszeiger in der SVG-Datei über einen Affen oder Dart, um die gleichzeitigen hervorzuheben. Beachten Sie, dass Affe und Darts parallel zu der Linie verlaufen, die ihre Ausgangspositionen verbindet.
"The Monkey and the Hunter" ist ein Gedankenexperiment, das häufig verwendet wird, um die Auswirkungen der Schwerkraft auf die Projektilbewegung zu veranschaulichen.
Das Wesentliche des Problems ist in vielen einführenden Leitfäden für die Physik angegeben, beispielsweise in der Fernsehserie Caltech's The Mechanical Universe und im Cartoon Guide to Physics von Gonick und Huffman . Das Problem ist im Wesentlichen folgendes: Ein Jäger mit einer Blaspistole geht in den Wald, um nach Affen zu jagen, und sieht einen in einem Baum hängen, der sich auf gleicher Höhe wie der Kopf des Jägers befindet. Der Affe lässt seinen Griff los, sobald der Jäger seine Blaspistole abfeuert. Wohin sollte der Jäger zielen und wann sollte er feuern, um den Affen zu schlagen?
Zur Beantwortung dieser Frage sei daran erinnert, dass nach Galileos Gesetz alle Objekte in der Nähe der Erdoberfläche mit der gleichen konstanten Beschleunigung fallen, 9,8 Meter pro Sekunde pro Sekunde (32 Fuß pro Sekunde pro Sekunde), unabhängig vom Gewicht des Objekts. Außerdem sind horizontale Bewegungen und vertikale Bewegungen unabhängig: Die Schwerkraft wirkt nur auf die vertikale Geschwindigkeit eines Objekts, nicht auf seine Geschwindigkeit in horizontaler Richtung. (Dies kann leicht behandelt werden, indem Geschwindigkeit und Beschleunigung als Vektoren in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt werden.) Der Jägerpfeil fällt daher mit der gleichen Beschleunigung wie der Affe ab.
Nehmen Sie an, für den Moment, dass die Schwerkraft nicht wirkt. In diesem Fall würde der Pfeil mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig verlaufen (Newtons erstes Gesetz). Die Schwerkraft bewirkt, dass der Pfeil von dieser geraden Linie abfällt, wodurch eine Flugbahn entsteht, die tatsächlich eine Parabel ist. Überlegen Sie nun, was passiert, wenn der Jäger direkt auf den Affen zielt und der Affe den Griff loslässt, sobald der Jäger schießt. Da die Schwerkraft den Pfeil und den Affen gleichermaßen beschleunigt, fallen sie in derselben Zeit um dieselbe Strecke: Der Affe fällt vom Baumast und der Pfeil fällt um dieselbe Strecke vom geraden Pfad es hätte ohne die Schwerkraft genommen. Daher wird der Pfeil immer den Affen treffen unabhängig von der Anfangsgeschwindigkeit des Pfeils.
Eine andere Betrachtungsweise des Problems ist die Transformation des Referenzrahmens. Früher wurde das Problem in einem Referenzrahmen angegeben, in dem die Erde bewegungslos ist. Für sehr kleine Entfernungen auf der Erdoberfläche kann jedoch die Erdbeschleunigung als konstant bis gut betrachtet werden. Daher wirkt dieselbe Beschleunigung g während des gesamten Falls sowohl auf den Pfeil als auch auf den Affen. Wandeln Sie den Bezugsrahmen in einen Rahmen um, der nach oben beschleunigt wird, um den Betrag g in Bezug auf den Bezugsrahmen der Erde (dh die Beschleunigung des neuen Rahmens in Bezug auf die Erde ist) - g ). Aufgrund der galiläischen Äquivalenz verschwindet das (ungefähr) konstante Gravitationsfeld (ungefähr), sodass nur die horizontale Geschwindigkeit von Pfeil und Affe übrig bleibt.
In diesem Bezugsrahmen sollte der Jäger direkt auf den Affen zielen, da der Affe stationär ist. Da Winkel bei Transformationen von Referenzbildern unveränderlich sind, wird das Ergebnis immer noch dazu, dass der Jäger direkt auf den Affen zielen sollte. Während dieser Ansatz den Vorteil hat, die Ergebnisse intuitiv offensichtlich zu machen, leidet er unter dem leichten logischen Makel, dass die Gesetze der klassischen Mechanik nicht in der Theorie postuliert werden, dass sie unter Transformationen zu nicht-inertialen (beschleunigten) Referenzrahmen invariant sind (siehe auch Prinzip) der Relativitätstheorie).
Zum Schreiben von Gleichungen für die Bewegung des Affen und des Jägerpfeils verwenden Sie g um die Beschleunigung der Schwerkraft zu bezeichnen, t für abgelaufene Zeit und h ] für die anfängliche Höhe des Affen. Indem V Y0 verwendet wird, um die anfängliche vertikale Geschwindigkeit des Pfeils zu bezeichnen, werden die Gleichungen für die vertikale Bewegung (Höhe) des Pfeils bzw. des Affen angegeben
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