如果直升機在空中懸停24小時會環繞地球一週嗎?

中華第一良


首先回答,空中懸停24小時,不會繞地球一週,因為飛機和地球一起在轉,但是有可能飛機不在原來的位置,且看下面的分

01

基本原理

地球每24小時自轉一次,在赤道附近,其自轉速度約為每小時1600公里。地球帶你圍繞著恆星在一個巨大的圓圈裡晝夜旋轉,但你感覺不到它的轉動。因為你和其他一切事物(包括地球的海洋和大氣)與地球以相同的恆定速度一起旋轉。

想象一下乘坐在汽車或飛機上,只要旅途順利,你幾乎可以認為你自己是沒有在動的。大型噴氣式飛機以大約每小時800公里的速度飛行,這個速度大約是地球赤道的轉速的一半。但是,當你乘坐這樣的飛機時時,閉上眼睛也不會覺得自己在移動。當乘務員在你的杯子裡倒咖啡時,咖啡也不會飛到飛機的後面。這就是因為咖啡、杯子和你都以與飛機相同的速度在移動。

只有當地球突然停止旋轉,我們才會感覺到。就像乘坐在一輛快速行駛的車上,忽然有人踩剎車一樣!

02

具體分析

地球表面的物體在“看似”沒有受力的情況下為什麼會隨地球自轉?因為實際是受力的:

  1. 萬有引力,方向向下,大小與到地心距離相關,越遠越小;

  2. 慣性離心力,方向向上,大小與自轉角速度平方和曲率半徑乘積相關,可以理解為保持到地面位置相對靜止時,角速度不變,高度越高,離心力越大

  3. 直升機的升力,方向向上,大小可變,保持高度不變時,大小等於引力減去離心力;同時,離心力的大小等於引力減去升力

總結:在地面時,三者大小關係:引力大於離心力,引力減離心力等於升力;

三者隨高度變化情況是:高度升高,引力減小,離心力增大,所需的升力隨著高度增大越來越小,直到達到一個高度後,升力可以降到0,即升力消失,只剩引力和離心力,此時離心力大小等於引力,物體依然保持與地面相對靜止。

如果飛機高度繼續增加

此時引力繼續減小,假設角速度保持不變,離心力就會大於引力,如果要保持受力平衡,就必須對物體施加一個向下的牽引力,才能保持高度不變,角速度不變;

如果不施加牽引力呢?

那麼受力不平衡,物體脫離地球,繼續向上運動,並且由於能量守恆,重力勢能增加,則動能減少,即線速度降低,且由於曲率半徑增加,角速度將會降低,就是說無法繼續保持和地面相對靜止,會被地面甩在後面;

至此可以得出結論,隨高度的增加,在不施加其他外力的情況下,直升機最終會無法保持相對地面靜止

總結:看似很簡單的問題,並沒說直升機的高度,如果高度足夠高,那麼飛機也無法和地面保持相對靜止。

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趣味點亮生活


如果僅僅是想讓直升機保持普通的懸停動作而達到環繞地球一週,這樣的做法肯定是不行的。

看到這個題目讓我想起小時候的一件趣事:那時候家裡沒有空調,夏天消暑全靠電風扇,感受著風扇帶來的呼呼涼風,我突發奇想:如果哪天全世界都變成真空,我只需要帶著電風扇就能活下來,因為扇葉一轉,風就來了。

這件事可能和標題舉的例子不是很類似,但有一點是相同的,那就是想法很天真,很無邪。

題主的想法可能很直接,因為地球再轉啊,轉一圈需要24小時,如果我把直升機懸空,豈不是隻要懸空24小時,就能環繞地球一週了嗎?

其實要解釋這個原因很簡單,地球在轉同時,地表上的人、建築等等大部分物體也都是跟著地球轉的,如果直升機懸停在半空,那也僅僅是相對與地面靜止,而不是相對於地軸。所以說,直升機如果不做其他飛行動作,那麼最後也只能是原地降落。

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賽先生科普


我打這麼個比方吧,高鐵速度為300km/h,換算過來是83m/s。你在高鐵上跳起來1秒,落地的時候會不會被甩到後邊第三節車廂去?不會!為啥?

因為牛頓第一定律啊!也叫做慣性定律。

也就是說,高鐵以300km/h的速度行駛的時候,你也是以300km/h往前。當你跳起來的時候,慣性使得物體保持運動狀態不變,只要沒收到任何的外力干擾(比如你跳的時候被乘務員一鍋鏟拍出去)那你的就是和火車一樣保持這300km/h的速度。所以,你落地時候還是原地。


地球也是一個樣子,作為一個巨大的旋轉體,在赤道那邊旋轉速度高達466m/s。更何況大氣也是跟著地球轉的,你直升機說白了也是跟著這麼一個均速的慣性。起飛後,你對地的中軸永遠都對著起飛那個點。當然,因為時間長,而且受到氣流的影響。這時候得帶入牛頓第二定律,也就是說,你可能會被風吹的有個加速度的影響。


我的意思是,你如果開著直升機在天上24小時,指不准你被風帶來的加速度漂移方位。但這方位取決於風,而不是地球。也不可能24小時之後旋轉地球一圈。


瘋狗的輕武


直升機在空中懸停24小時可以環繞地球一週嗎?答案是當然不能,因為直升機懸停的時候其實是跟著地球一起轉的,所以24小時後還是停留在原地,沒有做任何移動。

其實這種事情其實生活中就可能舉出很多相似的例子,例如你坐火車的時候,從火車上跳起來2秒,那麼當你的腳落在火車上的時候,這個位置會不會改變了?有經驗的應該都會知道,無論從那個位置跳起來,最終都會落在原地,這是因為,當我們起跳的時候由於慣性,實際上還是以火車的速度向前進,所以會落在原地。



這樣就可以知道,即使直升機懸停在空中,但是由於慣性的原因,直升機也會跟著地球一起轉動,所以經過24小時後,直升機停留在了原地,並沒有繞地球一圈。
如果沒有慣性,那麼你從赤道的地面上跳起來2秒,你的落地點就會距離起跳點900多米。也許你的直升機在空中懸停24小時,你就能繞地球一圈。


科學日記


如果直升機在空中懸停24小時會環繞地球一週嗎?這個答案顯而易見肯定不會。因為直升機在地面的時候,地球轉動的時候已經帶著直升機一起轉動的,也就是說直升機未起飛前已經和地球轉動的速度一樣的,這個直升機實際已經有初始的速度,而直升機參照物選地面的話,那這個直升機處於靜止狀態。如果在空中懸停24小時,由於速度和地球一樣的,所以如果不考慮風速風阻的話,那這個直升機相對於地面還是靜止的。參照物如果選地球自轉軸的話,那速度就是和地球的轉速一樣。這個也就是教科書上的牛頓第一定律。


還有差不多的案例就是時速350公里的高鐵上,你如果往上跳起,掉下來的時候還是落回原地,並不會往前也不會往後。其實道理是一樣的,高鐵往前開的時候,事實上人在上面的速度和高鐵一樣加速到350公里時速了,所以速度一樣,跳起來還是會落回原地。


第三個案例就是無人機懸停在電梯裡面,然後啟動電梯,無人機會懸停在電梯裡面,還是會怎麼樣。事實上,電梯啟動的後,往下開電梯,無人機會撞到電梯頂部,往上開電梯,無人機會掉電梯地板上。看了前面2個案例,其實大家也就明白了。無人機先啟動後,電梯是靜止的,然後啟動電梯兩者的速度不一樣了。如果在電梯啟動後,再啟動地板上的無人機,那就兩者一樣速度運動,就不會出現這樣的情況了。是不是有點挑戰大家的想象力呢。


環球科幻


曾經的我,在知道地球會自轉,而且它自轉的速度會非常快的時候,我就曾這麼想過,如果我跳起來,兩秒鐘後才落回地面,那麼我落下的地方是不是後退了好多米?可是現實的答案肯定是落回原地啦。為什麼會落回原地,因為慣性啦,本來的我與地面是相對靜止的,即是速度完全一樣的,我與地面的運動僅有上與下的關係,而不會產生前與後,同樣的道理,我們是不是可以應用到如題目所說的那樣?

如果直升機在空中懸停24小時會環繞地球一週嗎?這顯然是不可能的嘛,不然飛機還耗那麼多油在空中竄來竄去幹嘛?還不如直接懸停在空中稍微改變一下方向,然後等目的城市快轉到下面的的時候下落不就行了?

因此,從現實生活的認知中就可以很輕易地否定了這種問題,但是可能會有人認為,地球帶著大氣,而大氣是流動的,即是說,它本質上是沒有完全與地面固定在一起的,這樣的話,地球的大氣不就像一個暴風圈那樣,越離地面近的大氣轉得越快,而遠的則慢嗎?想了想,感覺好像是有點道理哦。

感覺而已,但從外太空中拍攝地球的圖片來看,你覺得地球上空的大氣都在旋轉嗎?


小民科


噢,假如你能在地球上空放一個巨大的起重機,和地球一起繞太陽運轉,但它本身又不和地球一起自轉的話,你倒可以開著直升機飛上去,掛到它的掛鉤上,這樣就可以讓直升機在空中懸停24小時,繞地球一週了,恭喜啊!

不過你得有所心理準備,因為你坐在直升機上,下面地球上的景物將以超音速(赤道及低中緯度地區)從你身下掠過,希望你不會被嚇哭。另外,你把直升機掛到起重機掛鉤上的時候得特別小心,因為它和你直升機的相對速度已經超過了音速,因此,鑑於直升機的空氣動力學極限,你實際上是沒有辦法開著直升機掛到掛鉤上的。

那麼,就真的沒有辦法實現你這個腦洞亂開的願望了嗎?答案是否定的,你可以把直升機開到南極和北極的極點上空,懸停在那兒24小時,實際就相當於繞地球一週了,因為極點是繞著自己在轉動的,勉強可算作你繞地球一週了吧。

怎麼樣?很簡單吧,所以思考問題的時候,一定不要忘記站在相反的角度來考慮一下,也許一切就都迎刃而解了。


徐德文科學頻道


很明顯的問題,看看同步衛星就知道了,道理也很簡單。


自然界中的一切物體,大到天體,小到微觀粒子,都在不停地運動之中,所以,運動是絕對的。但對運動的描述是相對的,是相對於所選的參照物而言。

判斷一個物體是否運動以及運動情況如何,被選作標準地物體,叫做為參照物。一個物體相對於參照物的位置變化,我們就說它是運動的;相對參照物的位置不變 我們就說它是靜止的。


直升機在空中懸停,就是在地面上看,直升機是靜止的,意味著是以地面為參照物。直升機靜止(懸停),就是相對地面的位置不變,又談何繞地球一圈?


甜甜向上314159


先溫習一下初中物理課本中重要的物理學定理——牛頓第一運動定律

任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直到外力迫使它改變運動狀態為止。

這句話的意思通俗的講,如果一個物體現在是什麼運動狀態,那就會一直保持這種運動狀態,除非有外力介入。

那麼回到問題本身:

第一點,直升機是一種空氣動力學飛行器,不是空氣靜力學飛行器(比如氣球),也不是航天器,因此其飛行的範圍必須在大氣層以內,說白了必須要有空氣這種介質的存在。世界上截至目前人類現有的直升機一般飛行高度在7000米以下。

第二點,直升機在7000米高度以內懸停在空中,那麼也就是說相對於地面上任何一個點作為參照物,這架直升機保持靜止狀態,這種靜止就是這架直升機的當前運動狀態。

第三點,讓這架直升機懸停24小時,如果不考慮風力因素的話,那麼這架直升機必然還是相對於地面靜止,這是毫無疑問的。

如果考慮到風力或者風向的影響,根據牛頓第一運動定律,那麼直升機會發生一定程度的移動,不過以目前的風力而論,24小時也不會產生環繞地球一圈的漂移,最多幾百米。別忘了,直升機作為飛行器本身具有一定的航向穩定性,受到突風擾動時,自身就有恢復到原來狀態的恢復能力

所以,無論什麼東西,只要在大氣層內懸停,也無論是多少小時,都是待在原處不同,不可能環繞地球一圈,這是最基本的物理學常識。

這個問題呢就回答到這裡吧。

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這麼個比方吧,高鐵速度為300km/h,換算過來是83m/s。你在高鐵上跳起來1秒,落地的時候會不會被甩到後邊第三節車廂去?不會!為啥?

因為牛頓第一定律啊!也叫做慣性定律。

也就是說,高鐵以300km/h的速度行駛的時候,你也是以300km/h往前。當你跳起來的時候,慣性使得物體保持運動狀態不變,只要沒收到任何的外力干擾(比如你跳的時候被乘務員一鍋鏟拍出去)那你的就是和火車一樣保持這300km/h的速度。所以,你落地時候還是原地。

地球也是一個樣子,作為一個巨大的旋轉體,在赤道那邊旋轉速度高達466m/s。更何況大氣也是跟著地球轉的,你直升機說白了也是跟著這麼一個均速的慣性。起飛後,你對地的中軸永遠都對著起飛那個點。當然,因為時間長,而且受到氣流的影響。這時候得帶入牛頓第二定律,也就是說,你可能會被風吹的有個加速度的影響。

所以,它這樣是不會環繞地球一週的哦!











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