如果地球一直在自轉,那用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後會降落會在不同地點嗎?為什麼?

大鰲孫生


物體位置的變化叫做機械運動,物理中的運動,指的就是機械運動。自然界中的一切物體,大到天體,小到微觀粒子,都處在永恆的運動之中,絕對靜止的物體是不存在的,所以說運動是絕對的。但對運動的描述是相對的,是相對於選定的標準物而言的。



判斷物體是否運動和如何運動時,被選做標準的物體叫做參照物。研究對象相對於參照物的位置發生變化,就是運動的,相對參照物的位置不變,就是靜止的。

那麼,用直升機吊起一個人懸停在天空,參照物是什麼物體?毫無疑問,地球!因此,所謂“懸停在天空”,就是人相對地球的位置不變,而地球是自轉的,所以人也是隨地球一起轉動的。人如果降落,在水平方向由於慣性要保持原來的運動狀態,以與地球同樣的速度轉動,最終落在同一地點。


甜甜向上314159


如果地球一直在自轉,那用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後人基本上還是降落會原地!

因為直升機雖然懸停在天空,但是實際上由於距離地球非常近,它依然要受地球的萬有引力作用!從而依然要隨地球自轉!而人當然也在隨著地球自轉!現在焦點問題是,直升機和人的自轉速度到底與地球自轉速度有多大差距!

這一點可以由高中物理知識計算!直升機和人在地球表面時,萬有引力提供向心力,即G*M*m/(R^2)=m*w^2*R

(其中G為萬有引力常數,M為地球質量、m為直升機加人的質量、R為地球半徑,w為自轉角速度)!

可以將上面的式子化解成:

w=(G*M/R)^(1/2)

因此當直升機將人懸空在比如1000米高空!那麼其角速度應該變成:

w‘=(G*M/(R+1)^(1/2)

然後讓w'/w就可以得到:

w’/w=(R/(R+1))^(1/2)

而地球平均半徑為6375千米,代入上式得:

w’/w=0.999921577853465

可見,即使直升機在1000米高空將人懸空,然後釋放,由於地球自轉角速度略微大於人的自轉角速度,落地地點會和懸空點有差距!但是,其差距僅有不到十萬分之八!完全可以忽略不計,可以認為人仍然要落回原地!


地震博士


會降落在不同地點,我今天就要來抬這個槓,怕不怕。

不過我們先換個方式問吧,這個問題太沒意思了。火箭垂直髮射,飛至距離地面1000公里的高度,整個過程保持垂直方向推力。問,火箭還會落到原地嗎?

這個問題才有意思。火箭還真不是落到原地。火箭發射之後,火箭的高度是Δh,地球半徑是R的話,那麼火箭的環繞地球角速度就是ω火箭=v/(R+Δh),但是發射臺位置的角速度ω地面=v/R。這倆速度v可是一樣的,所以ω火箭小於ω地面。也就是說,火箭會落到西邊,也就是向後。現實中的火箭需要調整方向,往東飛,利用地球自轉的速度。

你看,這個Δh越小,這倆角速度就差不多。所以直升機的高度對於地球半徑R來說太小了,即使不考慮空氣阻力,也基本上是落到原地的。基本上哦,還有有差距的。看我這個槓抬的怎麼樣。

好了,不要被誤導了,現實中我們常見的例子,直升機懸停不會讓你移動太大的地方的,因為還有空氣呢。只要你跳的不是很高,那麼還是會在原地落下的。否則坐高鐵就要小心了,在一號車廂跳一下就到餐車了麼?不會吧,所以跳的低了沒關係,還會落到原地的。


蛋科夫斯基


如果地球一直在自轉,那用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後基本上會降落在豎直方向上直升飛機在地面的投影點上,即使有偏差,也是非常小。同時要說明一下,之所以說今本上上,是在不考慮風的因素,如果非要抬槓,在五級以上風的影響下,落腳點肯定不可控,如果是龍捲風,那就是不是往下落了,你的考慮這個人往上飛的角度。

剛才也看了很多朋友的回答,其實大家的結論都是對的,就是在不考慮風的影響的情況,都是基本降落到飛機豎直投影點上,但是很多解釋不對。下面我就用最簡單明白的物理定律說明一下。要弄明白這個問題,必須的介紹兩個基本的物理公式或定理。

第一個就是角動量的定義及公式:

角動量在物理學中是與物體到原點的位移和動量相關的物理量。在經典力學中可被定義為物體到原點的位移(矢徑)和其動量的叉積: [2]

其中,r表示以質點到旋轉中心(軸心)的距離(標量值可以理解為半徑的大小),方向由原點指向物體位置的矢量(即矢徑),L 表示角動量,v表示線速度,P表示動量,I表示轉動慣量,ω表示角速度(矢量)。角動量是矢量,且是軸矢量。

第二個就是角動量守恆定律,對一固定點o,質點所受的合外力矩為零,則此質點的角動量矢量保持不變。角動量守恆定律是物理學的普遍定律之一,反映質點和質點系圍繞一點或一軸運動的普遍規律。

現在我們來看題主的問題,當那用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後會降落會在不同地點嗎?我們不用管具體的過程,我們發現這個人無論從懸掛狀態,下落狀態以及落地後的狀態,在不考慮風的影響下,他只收到地球的引力或受到地球引力及引力大小相等,方向相反懸掛力、地面支撐力,而這些力都是通過地心的,即

用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後會降落這整個過程都滿足角動量守恆定理的條件:質點所受的合外力矩為零的條件

那麼我可以直接用角動量定理可得:

m*ω1*r^2=m*ω2*(r+h)^2

同時我們知道地球的半徑r=6375千米,直升機能懸停的高度h遠遠小於地球半徑r,所以我們得出:ω1≒ω2

注:≒為近似等於,ω1為人在地面時相對於地心的旋轉角速度,ω2為人在懸掛時相對於地心的旋轉角速度。

根據上面的分析我們可以知道,在不考慮風的影響的情況,都是基本降落到飛機豎直投影點上,但是能落在這一點上,並不是因為地球萬有引力的作用,而是因為在整個過程中這個人相對於地心的角動量守恆,而又因為地球半徑太大,導致從懸掛到落地,他的旋轉角速度變化微乎其微。就是沒有地球的萬有引力,他從上面降落下來,也會是在飛機豎直投影點上。

最後說明一下,我在文章中以前說“飛機豎直投影點上”而不用題主的原點,因為題主在問題中沒有說明原點的參照,我只能用飛機懸停點來做參考,定出人的降落點。比如飛機從飛機場起飛,然後飛了五公里,再把人吊起,那麼“原點”是指人站的點,還是飛機起飛的“原點”,為了避免抬槓,文章中一律用“飛機豎直投影點上”。

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白說世界


直升機懸停就是相對於地面保持一定高度靜止,那麼不論是它還是它吊起來的一個人,相對於地面的位置始終沒變,降落後也還是降落在原來的地方。



地球雖然在自轉,但是這個自轉是有前提的,地球是相對於太陽或者其它行星在自轉。地球相對於我們來說並沒有自轉。因為我們和地球在一塊運動,具有和地球一樣的角速度,所以地球和我們之間的相對運動速度是0,即我們和地球保持相對靜止。當然了,地球上所有的物體都是相對於地球靜止的。所以,我們在地球上的運動根本不用考慮地球自轉,只用考量我們和地球之間的相對速度就行。故而,直升機懸停在空中,並不會因為地球的自轉而改變位置。



就像我們坐在一列時速300km/h的高鐵上垂直往上跳一下一樣,我們仍然會落在原地,沒有半分移動。並不會因為高鐵速度高,我們跳一次就往後移動一下。

而很多人之所以經常會為地球自轉感到困惑,就是因為對參考系、和相對速度的理解還不夠深。


科學探秘頻道


或許上過小學的人都知道不會降落到不同的點,甚至沒有上過學的都知道,憑藉我們在現實生活中的直覺呢能夠感覺到,比如說你跳起來2秒鐘(雖然時間很短,多理論上和問題是一樣的)再落下,你會不會落在原地呢?

傻子都知道會!

但為什麼還會有問題種的疑問呢?很簡單,問題中所說的直升機吊起來故意想給人造成一種錯覺:人和地球脫離了,不是一個整體!

再想想你在勻速形式的火車上,你跳起來會不會直接到下一節車廂呢?地球不就相當於火車在運動嘛,只不過是大小快慢的問題!

不過如果非要非常嚴謹地回答問題,確實會降落在不同的地點,但這種“不同的地點”不是我們理解的明顯的位置移動(比如說從一個國家到另外一個國家),而是指移動的距離非常非常短,我們根本感覺不到,也可以忽略不計!

為什麼會落在不同的地點?因為角速度不同,直升機的角速度略小於地球的角速度!

而現實中誰會考慮那一點點的不同呢?就如同科學家在發射火箭時不會考慮速度造成的時間膨脹和尺縮效應一樣,因為火箭速度太低了,對時間和空間的影響可以忽略不計,如果非要考慮這種影響,反而是自尋煩惱!


宇宙探索


可能你沒注意到這樣的事實,地球及其外圍的大氣層實際上是一個整體物(“固體”),地球的引力會帶著地球圈的所有物體同步運轉,不論你是在空中還是地面,只要你不作水平移動,永遠都懸停在地面投影點的正上方。

如果不是這樣,飛機就沒有存在的必要了。比如你想去米國,你就使勁跳吧,等著地球旋轉,到了目的地再自由落體,豈不省事?

也是敢想😂

北京至紐約的航線圖。老老實實買票登機吧,地球上永遠都不會有你“幻想”的福利。





😊😊😊


遠方的視像


您得先明白啥叫直升機的懸停。

所謂懸停,指的就是要儘可能的相對地面保持靜止,不能前後左右動得太多,這樣的狀態才叫懸停,否則那就不叫作懸停。而是飛行或者漂移或者隨便什麼別的稱呼。

圖示:直升機最大的用處之一就是它能懸停在空中,相對地面保持靜止不動,這讓直升機在救援中,非常有用。


地球在自轉。而直升機也罷人也罷,都屬於地球的一部分,都在同時跟隨地球自轉。


地球上的所有東西,都在跟隨著地球發生著自轉包括地球上的大氣也同樣如此。所以,不要認為離開地面就能簡單地脫離地球的自轉,這種想法的錯誤,只需要知道什麼是風,就應該醒悟了。


因為地球上所有物質都擁有相同的自轉速度,所以我們也就無法感知到地球的自轉,因為相對速度是零。這就類似於在一輛平穩行駛的汽車中,你無法知道它的速度到底有多快,除非你望向窗外,找到參照物來進行估算。


如果地球的固體部分突然剎車,那將是一場毀天滅地的災難。因為,地球的自轉速度高達每秒444米,大約為每小時1600公里,當前地球上的大氣的絕對速度大約是在該速度的基礎上略有增減,因此才形成了風。但如果地球的固體部分突然剎車,那就意味著地球上將掛起一場恐怖的超音速風災。要知道在風力分級中,超過每小時100公里的風,就已經是暴風,可以把大樹連根拔起,更不用說時速高達1600公里的風了,地面將一下被抹平,變得像一顆被打磨過的玻璃球,不要說人工建築,就算崇山峻嶺是否還能保持都得打一個大大的問號呢。


地球自轉動力的來源

雖然,太陽系中的行星都在自轉,但是地球的自轉速度相對來說是很快的。比如,水星需要59個地球日才會自轉一圈,而金星則需要243個地球日才自轉一次。可是地球卻在短短的24小時裡就自轉一次。


目前,天文學家們認為,行星的自轉源於最初形成行星時,所遭受的各種碰撞。而地球很可能被一顆很大的行星撞擊過,這次撞擊極大的加速了地球的自轉速度,並且還撞出了一顆衛星——月亮。可以想象,這次撞擊是多麼的慘烈。

圖示:大撞擊假說(Giant-impact hypothesis),解釋月亮的形成和地球的高自轉速度和地球上的元素來源。



裸猿的故事


如果這樣可以的話,我們就坐在直升飛機上懸停在空中不動,等到12個小時後,我們再降落到地面上豈不是來到地球的另一邊了麼?很顯然這是不可能的事情。

圖示:地球的自轉

雖然我們都知道地球是在不停轉動的,而且轉動的速度非常的快,在赤道地區地球大約每24小時就要轉動40000公里,也就是每小時轉動1667公里。那麼有朋友就會突發奇想,假如我們離開地面懸停在空中,地球在轉動而我們卻不動,那麼1小時候我們不就落到1667公里之外了嗎?

然而,在天空中懸停的直升飛機真的是不動的嗎?不是的,由於物體具有慣性的原因,直升機在空中懸停的時候,它和地球具具有相同的運動速度。因此直升機在空中懸停一段時間後,再垂直降落的話,還是會降落到原來的地點的。

再打個比方,大家有沒有嘗試在勻速行駛高鐵中跳起來呢?跳起來之後是落到了原地還是落到了車廂後面呢?跳過的朋友都知道,肯定還是落在原地的。因為車廂裡的人由於慣性的原因是保持著和高鐵相同人速度的。

我們在地球上是和地球一起高速運動的。但是我們卻感覺不到地球的轉動。這是因為我們和地球的相對速度是零。如果地球突然停止轉動的話,我們就會對地球的轉動速度有深切的感受了。地球突然停止轉動,就像突然來了一個急剎車,我們可就要以每秒鐘462米的速度沿著地球自轉的方向飛出去了。

所以,地球在自轉,旋轉天空中的直升機由於慣性的原因也保持著和地球自轉相同的速度,因此不論懸停多久,直升機垂直降落還是會降落回原點的。


兔斯基聊科學


這就要看你是選取什麼作為位置的參考系了。

首先什麼是參考系?百度百科解釋是:參照系,又稱參照物,物理學名詞,指研究物體運動時所選定的參照物體或彼此不作相對運動的物體系。參考系的選擇是任意的,但應以觀察方便和使運動的描述儘可能簡單為原則。通俗來講就是一句話,你判斷你的運動狀態的時候,選取誰來作為比較。

直升機懸停的視頻網絡大把,你有看到他們的位置發生移動嗎?直觀看過去是沒有移動,是因為我們的思維將大地作為參考。直升機這個時候是沒有移動的。但是如果我以天上沿著固定航線飛行的客機作為參照物,這就很明顯看到直升機位置發生了變化。發散開來,如果我們以太陽作為參考系呢?以金星作為參考系呢?答案又是不一樣了。

所以, 用直升機吊起一個人懸停在天空一段時間後會降落會在不同地點?這就要看你是選取什麼作為位置的參考系了。


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