物理速度叠加的两种经典类型

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物理速度叠加的两种经典类型

先提出一个问题。有一架飞机，其速度为V=330m/s，装有一挺机枪，向前方发射子弹，机枪的技术规格标明：子弹速度v1=340m/s，问：子弹相对地面的速度u1是多少?假定声速v2=331m/s，问：飞机发动机发出的声音(声波)相对于地面的速度是多少?相对于飞机的速度是多少?(假定风速为零)

答案是明显的：子弹相对于地面的速度u1=V+v1=670 m/s。因为v1是子弹相对于飞机的速度，加上飞机相对于地面的速度，就得子弹相对于地面的速度。

而声波相对于地面的速度就是v2=331m/s，并不需要加上飞机的速度，因为声波是指声波在空气中传播的速度，这个速度与波源(即飞机)的速度是无关的，风速为零，所以声波相对于地面的速度就是声速331m/s。

这时飞机相对于地面的速度是330m/s所以声波相对于飞机的速度只有1m/s，即飞机几乎要追上它自己发出的声音了。

子弹和声波都是飞机所发出的，但是它们的速度相加方式是不同的，一种是“粒子”的方式，一种是“波动”的方式。

飞机不可能“立即追上”它所发射的子弹，不管飞机飞得多么快。反之，当飞机的速度超过声速时，它会“立即”超过自身所发出的声波，这就是所谓的“超音速飞机”，

教师在讲相对论时用这个例子作为过渡，打破学生固有的思维定势，让学生相信：与光波有关的运动叠加，不是一个简单的加减问题。从而让学生从心理上更易接受光速不变原理。

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