Khung tham chiếu và Chuyển động tương đối
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| reference frame/ˈrefrəns freɪm/ | Khung tham chiếu |
| relative velocity/ˈrelətɪv vəˈlɒsɪti/ | Vận tốc tương đối |
Bạn thực sự đi bộ nhanh bao nhiêu?
- Đi dạo dọc lối đi của một tàu hỏa đang chạy với vận tốc nhẹ nhàng $2\ \text{km/h}$.
- Đối với hành khách ngồi cạnh bạn, đó chính là vận tốc của bạn.
- Đối với người đứng bên ngoài, bạn đang di chuyển với vận tốc $102\ \text{km/h}$.
- Cả hai đều đúng -- vận tốc phụ thuộc vào người quan sát.
Hệ quy chiếu
- Một hệ quy chiếu là góc nhìn -- người quan sát -- mà bạn đo lường chuyển động dựa vào.
- Vận tốc luôn được đo tương đối với một hệ quy chiếu nào đó.
- Thay đổi hệ quy chiếu thì các con số thay đổi, ngay cả với cùng một chuyển động.
Quan sát viên hoặc góc nhìn mà bạn đo lường chuyển động được gọi là khung tham chiếu ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Khung tham chiếu là góc nhìn; tất cả các vận tốc đều được nêu lên tương đối với một khung nào đó.
Vận tốc tương đối
- Vận tốc tương đối được tìm bằng cách cộng các vận tốc như vectors.
- Vận tốc của bạn so với mặt đất = vận tốc của bạn trong tàu + vận tốc của tàu.
- Cùng chiều thì cộng; ngược chiều thì trừ; ở góc nghiêng, hãy dùng thành phần.
Bạn đi về phía trước với $1.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ trong một toa tàu đang di chuyển với $25\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Vận tốc của bạn so với mặt đất (tính bằng m/s) là bao nhiêu?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Cùng hướng, nên cộng chúng lại, $1.5 + 25 = 26.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Bây giờ bạn đi ngược lại với $1.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ trong cùng một $25\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ toa tàu. Vận tốc của bạn so với mặt đất (tính bằng m/s) là bao nhiêu?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Ngược hướng thì trừ đi nhau, $25 - 1.5 = 23.5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Quy tắc cộng
- Vận tốc của A tương đối với C là $\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$.
- Xếp nối các hệ quy chiếu: A so với B, sau đó B so với C.
- Đảo ngược chỉ số dưới sẽ làm đổi dấu: $\vec{v}_{BA} = -\vec{v}_{AB}$.
Vận tốc tương đối
Cộng vận tốc của thuyền qua sông với vận tốc dòng chảy để có được vận tốc của thuyền so với bờ.
Để kết hợp các vận tốc giữa các khung, bạn cần...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$ -- một tổng vector (chuyển thành phép cộng hoặc trừ đơn giản dọc theo một đường thẳng).
Chọn hệ quy chiếu thông minh
- Một số bài toán dễ hơn rất nhiều khi chọn đúng hệ quy chiếu.
- Va chạm trông đơn giản nhất trong hệ quy chiếu của trọng tâm khối lượng.
- Các bài toán qua sông dễ nhất khi chia thành "tương đối với nước" và "nước tương đối với mặt đất."
Có một "vận tốc" thực duy nhất cho một vật, giống nhau cho mọi quan sát viên.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Vận tốc luôn phụ thuộc vào khung tham chiếu -- các quan sát viên khác nhau đo được những vận tốc khác nhau cho cùng một vật.
Chọn tất cả các phát biểu đúng về chuyển động tương đối.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Vận tốc phụ thuộc vào khung tham chiếu và các khung cộng lại như các vector; không có vận tốc nào là tuyệt đối.
Bạn đi về phía trước với vận tốc $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ bên trong một chiếc tàu đang chạy với vận tốc $30\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- So với mặt đất, bạn di chuyển với vận tốc $2 + 30 = 32\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Nếu đi ngược lại thì vận tốc sẽ là $30 - 2 = 28\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Không có vận tốc "thực" duy nhất -- chỉ có vận tốc tương đối với một hệ quy chiếu đã chọn. Một quả bóng rơi trong xe buýt đang chạy sẽ rơi thẳng xuống đối với bạn nhưng theo đường cong đối với người bên ngoài. Luôn nêu rõ (hoặc giả định) hệ quy chiếu trước khi trích dẫn một giá trị vận tốc.
Một hệ quy chiếu là người quan sát mà bạn đo lường dựa vào; vận tốc luôn tương đối với một hệ quy chiếu. Kết hợp các hệ quy chiếu bằng phép cộng vector: $\vec{v}_{AC} = \vec{v}_{AB} + \vec{v}_{BC}$ (vận tốc tương đối). Không có vận tốc tuyệt đối nào -- việc chọn một hệ quy chiếu thông minh có thể biến bài khó thành bài dễ.