运动具有相对性,因此在运动学中的运动学物理量也具有相对性,加速度a,速度v,位移x都具有相对性,在不同的参考系中看到的结果可能是不一样的。在运用运动学公式的时候一定要统一参考系,而时间不考虑相对论效应,认为是一样的。另外在惯性系中,也没有所谓的非惯性力问题,若为非惯性系,也可假设一个非惯性力对牛顿第二定律式进行修正即可(高中很少见到这类问题,除非竞赛)。匀变速直线运动当中的速度公式,位移公式等基本公式,还有平均速度公式,中间时刻速度公式,中间位移速度公式,消时公式,逐差公式,初速度为零的比例公式等推导公式,所有的运动学公式都要相对于同一参考系,不同参考系的要进行变换,要知道的是相对即相减(矢量差)。
例:改装后的瓦良格号航空母舰进行出海航行试验,中国成为又一个拥有航空母舰的国家。已知该航空母舰的飞行甲板长度为L=300m,某型号的战斗机在航空母舰上起飞过程中的最大加速度为a=4.5m/s2,战斗机的速度达到v=60m/s才能安全起飞。
(1)如果航空母舰静止,战斗机被弹射装置弹出后开始加速运动,要保证战斗机能安全起飞,战斗机被弹射装置弹出时的速度至少是多大?
(2)如果航空母舰匀速前进,在没有弹射装置的情况下,要保证战斗机能安全起飞,航空母舰前进的速度至少是多大?
舰载机在航母甲板上的起飞过程,如同汽车在马路上跑
解析:(1)L是相对航母的,a也是相对航母的,v是相对地面的。但是因为航母是静止的,所以相对航母和相对地面是一回事。
航母静止
(2)L是相对航母的,a也是相对航母的,v是相对地面的。没有相对于同一参考系,如果还是像第一问那样直接套运动学公式是错误的。
航母匀速运动的话,舰载机相对航母的初速度为0,相对加速度为a,相对位移为L,全部的运动学物理量都相对同一参考系了,可以应用运动学公式了。
第一种方法:以航母为参考系
以航母为参考系,所有运动学物理量要相对航母。
第二种方法:以地面为参考系
以地面为参考系,所有运动学物理量要相对地面。
显然,以航母为参考系的计算简单,但是不管哪种方法,道理还是一样的。
综上所述,运动学问题一定是要对于同一参考系才能比较,才能存在着一些关系。
请记得,统一参考系!