Geschwindigkeit einer Fliege in einem Auto [Duplikat]

Grundsätzlich aus dem Betrachtungsrahmen wie Ihr Auto:

Die Fliege war in Ihrem Auto, also ist ihre Geschwindigkeit in Bezug auf das Auto Null. Es ist genauso viel im Auto wie Sie. Beide sind mit 120 gegenüber jedem Beobachter unterwegs. Aber in Bezug auf jeden im Auto sitzt ihr beide nur im Auto.

So ist die Fluggeschwindigkeit in Bezug auf Sie$v=0\,\frac{m}{s}$, in Bezug auf einige Beobachter auf der Straße ist$120\,$km/h.

Es ist nicht mehr als ein Seidenpapier, das Sie in der Nähe des Lenkrads vor sich aufbewahren könnten.

Aus dem gleichen Grund, aus dem Sie in einem Zug mit 120 km/h den Gang hinuntergehen können, ohne selbst mit 120 km/h zu laufen.

In Ihrem Fall gehen Sie auf einem Boden, der sich bereits mit 120 km / h bewegt. Im Falle einer Fliege fliegt sie in Luft, die sich mit 120 km/h bewegt.

Nun, wahrscheinlich war Galileo eine der ersten Personen, die das bemerkt und beschrieben hat. Wie er in seinem Dialogue Concerning the Two Chief World Systems wunderbar beschreibt :

Schließe dich mit einem Freund in der Hauptkabine unter Deck auf einem großen Schiff ein und nimm dort ein paar Fliegen, Schmetterlinge und andere kleine fliegende Tiere mit.

Beobachten Sie bei stillstehendem Schiff genau, wie die Tierchen mit gleicher Geschwindigkeit zu allen Seiten der Kajüte fliegen. Wenn Sie alle diese Dinge sorgfältig beobachtet haben (obwohl zweifellos alles so sein muss, wenn das Schiff stillsteht), lassen Sie das Schiff mit beliebiger Geschwindigkeit fahren, solange die Bewegung gleichmäßig ist und nicht hin und her schwankt. An allen genannten Effekten werden Sie nicht die geringste Veränderung entdecken, noch können Sie an einem erkennen, ob das Schiff in Bewegung war oder stillstand.

Schließlich werden die Schmetterlinge und Fliegen ihre Flüge gleichgültig nach allen Seiten fortsetzen, und es wird nie vorkommen, dass sie sich nach dem Heck konzentrieren, als ob sie müde wären, mit dem Kurs des Schiffes Schritt zu halten, von dem sie lange getrennt gewesen sein werden Intervalle, indem sie sich in der Luft halten.

Diese Beobachtung führte Galileo zu der Feststellung, dass die Gesetze der Mechanik bei einer Änderung des Trägheitsrahmens unveränderlich sind . Heutzutage glauben wir, dass nicht nur die Gesetze der Mechanik, sondern auch die Gesetze der Physik unter der Änderung eines beliebigen Bezugsrahmens unveränderlich sein sollten. Dies ist ein grundlegendes Prinzip der Physik, das als Relativitätsprinzip bezeichnet wird .

Wenn wir uns auf die Mechanik beschränken, bedeutet dies, dass es kein mechanisches Experiment gibt, das in der Lage wäre, die absolute Bewegung eines Inertialsystems zu erfassen. Dies ist tatsächlich im ersten Newtonschen Gesetz (das auf Galileo zurückzuführen ist) enthalten. Wenn die Fliege auf dem Auto ruht, hat sie$120\, km/h$nach vorne in Bezug auf den Boden. Wenn es nach oben springt, besagt das erste Gesetz, dass es dies einhalten muss$120\, km/h$nach vorne, da keine Kraft in horizontaler Richtung drückt oder zieht. Es kann vorwärts fliegen$5\, m/s$zum Auto genau so, wie es zu Boden fliegen würde, wenn es außerhalb des Autos wäre.

Ich bin nicht gerade ein Experte, nur ein Highschool-Physiklehrer. Aber ich denke, dass es mehr mit Luftdruck zu tun hat, als es scheint. Wenn Sie an eine Styroporkugel im Auto denken, wenn Sie sie mit einer Schnur am Autodach befestigen, beschleunigt sie in die entgegengesetzte Richtung der Beschleunigung des Autos. Wenn es auf einen mit Wasser gefüllten Behälter getaucht und stattdessen am Boden dieses Behälters befestigt wird, bewegt sich der Ball vorwärts, wenn das Auto vorwärts beschleunigt. Wenn Sie denken, dass die Fliege wie ein ruhendes Objekt ist, das nicht fällt, als hätte es die gleiche Dichte wie das Medium, in dem es sich befindet. Also hat es wie die ideale, perfekt homogene Luft im Auto nicht die Tendenz, sich vorwärts zu bewegen oder rückwärts. In Wirklichkeit wissen wir jedoch, dass die Luft im Auto beim Vorwärtsbeschleunigen hinten einen höheren Druck erzeugt. Die Fliege muss also wahrscheinlich ihre Flugrichtung anpassen, wenn das Auto beschleunigt (weil eine tote Fliege nicht in der Luft schwebt, also dichter ist als das Medium), aber ihre Anpassung ist ein Bruchteil der Beschleunigung des Autos da es wird durch den Auftrieb der Luft im Auto unterstützt. Das ist meine Vermutung

Erstens war es eine gute Beobachtung. Zweitens können Fliegen maximal mit einer Geschwindigkeit von 6,7 km/h fliegen. Die Frage stellt sich, wenn das Auto in Bewegung ist, die Körper, die physisch mit dem Auto verbunden sind (als ob Sie auf dem Sitz sitzen würden), sind normal, sodass Sie eine Geschwindigkeit haben, die der Geschwindigkeit des Autos entspricht, aber das Objekt nicht physisch mit dem Auto verbunden ist (wie ein Insekt, das war Fliegen) sollte mit relativer Geschwindigkeit behandelt werden.

Der Grund dafür ist, dass das Auto ein isoliertes System ist. Wenn das Auto ruht oder sich bewegt, gibt es eine geringe oder vernachlässigbare kinetische Kraft zwischen den im Auto vorhandenen Partikeln, was dazu führt, dass einem fahrenden Auto eine Raumumgebung geboten wird (in der Insekten mit normaler Geschwindigkeit fliegen). ). Unabhängig davon, ob sich Ihr Auto mit 120 km/h oder 300 km/h bewegt, die Umgebung Ihres isolierten Autos ähnelt der Umgebung eines fliegenden Raums.

Wenn Sie die tatsächliche Geschwindigkeit des Autos zum Insekt erkennen möchten, öffnen Sie einfach das Fenster und lassen Sie das Insekt Spaß haben 😁