§ 1.8 相对运动 ( Relative Motion)
一,引出,由于运动是绝对的,描述运动具
有相对性
以车站为参照系
以汽车为参照系
车站
车站
人站在地球上,以地球为参照系
人静止不动。而以地球以外的物
体为参照系,则是“坐地日行八
万里”了。
因此,位移、速度、加速度等都要加上‘相对’
二字 --相对位移、相对速度、相对加速度 。为明
确表示一物体的速度是相对什么物体而言,通常
用双脚标表示。
甲乙v
? ….,甲对乙的速度,甲是运动物体,
乙是参照系,
ABa
? …..A 相对 B的加速度,A为运动物体,
B是参照系,
二,平动坐标系中的速度变换式和加速度变换式
B
A
BCr
?
ABr
?
平动坐标系 ….,参照系之间只有平动而无转动
BCABAC rrr
??? ??
BCABAC aaa
??? ??
BCABAC vvv
??? ??
求导,
BCACAB rrr
??? ??
BCACAB aaa
??? ??
BCACAB vvv
??? ??
有人
喜欢
写成,
X
Y
C
Z
ACr
?
kajaiaa B C zB C yB C xBC ??? ????
kajaiaa A C zA C yA C xAC ??? ????
'
'''
?'?'? kajaiaa
A B zA B yA B xAB ???
?
Y’
Z’
X’
'?i
'?j
'k?
B
BCACAB rrr
??? ??
BCACAB aaa
??? ??
BCACAB vvv
??? ??
也有人喜欢写成,
B
A
BCr
?
ABr
?
ACr
?
X
Y
C
Z
对 坐标轴平行的平动坐标系(以加速度为例)
BCACAB aaa
???? ??
kajaiaa B C zB C yB C xBC ??? ????
kajaiaa A C zA C yA C xAC ??? ????
'
'''
?'?'? kajaiaa
A B zA B yA B xAB ???
?
Y’
Z’
X’
'?i
'?j
'k?
B
B C zA C zABz aaa ??'
B C yA C yA B y aaa ??'
B C xA C xA B x aaa ??? '
注意, 1 )以上关系只适应平动参照系;
2) 推导以上关系所用时、空观是牛顿的
绝对时空观。
例 1、下雨天车静止时,乘客看到雨落在汽车玻
璃上,轨迹为一竖直线。当车以 向东开行
时,若雨对地的速度 为已知,求车上的人
观察到的雨的速度。
车地v
?
雨地v
?
车地v
?
雨地v
?
解,已知,以地面
为参照系,
车地雨地雨车 vvv
???? ??
(用矢量法求之)
车地雨地雨车 vvv
???? ??
雨地v
?
雨车v
?
车地v
?
雨地车地雨车
22 vvv ???
车地v
?
?
雨地车地 va r c t g v /??
以汽车为参照系,
例题 2:在一光滑平面上,A物体沿斜面下滑,
当物体 A到达某位置时,其相对 B物体的速度
为, B物体相对地面的速度为
smv r /310?
sm /2 求 A对地面的速度。
X
Y
O
?30??
已知,
rAB vv ?
smuv B /2??地
?
B 求,??地Av?
地Av
?
u?
O’ X’
Y’
u?
rv
?
u? rv?A
B ?30??
1 0 3 /rv m s?
1)矢量法
uvvvv rBABA ????? ???? 地地
?c o suvuvv rrA 222 ???? 地
?30231022310 22 c o s)( ?????
=15.6(m/s)
求,??
地Av
??
X
Y
O
?B 地Av?
u?
O’ X’
Y’
u?
rv
?
地Av
?
?? s i ns i n
地Avu ?
由正弦定理
地Av
u ?
?
s i n
a r c s i n?
6.15
30s in2
a r c s in
?
?
?73,?
smv A /6.15?地
(与水平成 30+3.7度 )
?
X
Y
O
?B 地Av?
u?
O’ X’
Y’
u?
rv
?
?
XAv 地
YAv 地 地Av?
'rxv
'ryv rBv
?
'rxv
'ryv
XrXXA uvv ?? '地
YrYYA uvv ?? '地
?
X
Y
O ?
B
地Av
?
u?
O’ X’
Y’
u?
rv
?
uvv rA ??? ??地
uvv rXA ?? ?c o s地 )/(13230310 smc o n ??? ?
)/(35
2
1310s i n smvv
rYA ??????? ?地
2)坐标分量法,
?
?
'rxv
'ryv
?
X
Y
O ?
B
地Av
?
u?
O’ X’
Y’
u?
rv
?
smv XA /.13?地
smv YA /35??地
2)坐标分量法,
XAv 地
YAv 地 地Av?
'rxv
'ryv rBv
?
?
YAXAA vvv 地地地
22 ??
sm /615 ??
13
35?? a r c t g
XA
YA
v
v
a r c t g

地??
?733 ???