同一颗球 · 同一时刻 · 两种描述

伽利略双参考系运动实验

匀速列车里把球竖直抛起,乘客看见直线上下,站台上的人为什么看见一条抛物线?拖动时间,让两位观察者同时读数。

轴始终平行|原点相对恒速平移|经典低速
调节列车相对地面的水平速度
时刻 0.00 秒

车厢系 S′

观察者随车厢一起运动
刚刚抛出
位置 r′(0.00, 0.00) 米
速度 v′(0.00, 8.00) 米/秒
加速度 a′(0.00, −9.80) 米/秒²

地面系 S

观察者站在轨道旁
刚刚抛出
位置 r(0.00, 0.00) 米
速度 v(8.00, 8.00) 米/秒
加速度 a(0.00, −9.80) 米/秒²

两把尺子量出的数不必相同

地面系给出的水平位移与水平速度,正好多出列车平移的部分。

r′ = r − u t ✓ v′ = v − u ✓ a′ = a   ✓

但两系测得的加速度一致

列车保持匀速时,变换式对时间求两次导数,平移项消失,所以两系测得同一加速度。

当前时刻的分量核对

物理量车厢系 S′地面系 S判断
水平位置0.00 米0.00 米起点重合
水平速度0.00 米/秒8.00 米/秒相差 u
竖直速度8.00 米/秒8.00 米/秒相同
加速度(0, −9.80)(0, −9.80)完全相同

实验已重置