03.02 如果飞机飞到一定高度停止不动,是不是12个小时就可以到地球另一边?为什么?

我心谁属5


不知道为何,最近总会有这样看起来有些“无聊”的问题,既然有人提问,我也无妨无聊一把,简单分析楼主提出的问题!

首先来说,之所以会有这样的问题,还是因为我们生活空间的狭小完成了的认识上的片面,可以预见的是,让提问者飞上一次太空,一切都豁然开朗,不会再有任何疑问!

楼主所说的飞机停止不动本身就有争议,静止不动到底是相对哪个物体不动?我想楼主的意思应该是让飞机停止随地球一起自转,然后就可以做到从地球的一边到另一边

用飞机和地球或许不太好理解,我们不妨这样做个类比。你坐火车旅行,你代表飞机,火车代表地球。我们都坐过火车,如果像楼主说的那样,你只需要简单的在火车上跳起来,如果火车速度够快,你就会从1车厢到2车厢!

但事实情况呢?我们都知道那不可能发生!事实上地球就相当于放大版的火车,带着我们一起运行。

而如果你想从1车厢到2车厢,你必须亲自走过去。同理,飞机想从地球一边到达另一边,必须耗费能量亲自飞过去!

还不理解?再说简单点,飞机随着地球一起运动,如果你想让飞机不随着地球运动(也是楼主所谓的保持静止),你必须给飞机足够的能量做反向运动,地球和飞机自西向东运动,必须给飞机施加一个自东向西的速度抵消原来的运动惯性,而事实上给飞机施加的自东向西的速度其实就是飞机本身飞行的速度!说到最后,还是要飞机自身耗费燃料产生动力飞行!

这么简单的问题,我竟然说了这么多,我也是服了我自己!或许很多人都嫌我啰嗦了,没办法,越是简单的问题有时候越不好解释!


宇宙探索


如果飞机飞到一定高度停止不动,是不是12个小时就可以到地球另一边?当然可以,不过参照物不是地球,而是其他星球,比如月球或者太阳。


在同一惯性系统当中,不能互为参照物,这是经典力学的原则。


飞机在大气层运行的时候,它身边的所有东西都是在动,包括地球,他们之间不能作为参照物,它必须找一个,与自身相对静止的东西,而最近的参照物,就是月球(公转周期27.3天,勉强可以参照一下)。可以用下面的图示进行表示:

其实在这样的状态下,地球上的人所看到的是飞机依旧是往西边飞去。当然,这对飞机的要求非常严格,如果它是在赤道飞行,它的飞行速度应该达到1646km/h,目前的客机达不到这个水平,只能采用战斗机,不过战斗机的航程有限,任何空中加油机,都不可能追上加力飞行的战斗机。


当然在高纬度地区,比如北纬33.75度以上,普通的客机就可以达到,但请记住,它相对的是月球静止,而不是地面的任何标志物。


讨论物理问题,最重要的就是参照系的选择,不要被题目的文字描述所迷惑。


………………

这里是诸葛小村姑为您报道,欢迎关注!


诸葛小村姑


如果飞机飞到一定高度停止不动,是不是12小时候就到了地球另一边?

这脑洞不错,理论上来看确实是这样,但问题是无论飞行器是从哪里起飞的,它都携带了地球自转所带来的初始速度,比如在赤道,那么它就是465M/S,如果您要让飞行器抵消这个465M的速度,那么需要反向推力让飞行器超过音速达到465M/S的速度,理论上来看,这个飞行器就抵消地球自转的影响了,可以认为停在那个位置了,等地球转过来到这个相应位置时直接降落即可!

地球自转示意图,23时56分4秒自转一圈,半径约6370KM,折合到赤道的线速度约465M/S,所有在这个位置的物体即获得了地球自转的速度!

但现在能达到465M/S速度与地球自转相抵消的飞行器,除了SR71肯定能达到之外,其他的F22、J20等这些目测无法超长时间的超音速巡航

因此可以肯定题主所说的理论是实现的,并且现在的飞行器逆地球自转方向飞行时就是这样在操作的,只不过大部分飞行器都是无法达到这个抵消的速度而已,仍然会被地球自转带着走,只不过可能慢了一点!

从空间站的角度感受下地球自转(当然这是空间站的绕轨效应所致,但看不到空间占的参照物的情况下来体会下自转是没有问题的)


星辰大海路上的种花家


理论上是可以的,但难度比较高。我想题目说的是下边这个动图的感觉吧!

我们假设飞机在赤道上空停着,地球相对飞机转动(为啥要假设呢,因为这是一条很傻的航线),12个小时就是两万公里嘛,每小时1666公里,飞机的和地面的相对速度超音速了。不是说没有超音速飞机,但超音速同时续航能力还能达到两万公里的飞机实在是比较难找。列举几个空中巨无霸的数据比较一下这个难度。


空中客车A380 最大速度1090.3千米/时 最大航程 15200公里

B52战略轰炸机,最大飞行速度1010公里/小时,最大航程16100公里。


人家不是说飞机不动么,为啥还研究飞机的速度呢?你在飞机上以飞机为参照物,可以认为大地在飞快的转动。下图这个感觉。

可是在地面上看你还是在飞!飕飕滴!


知识与见闻


其实这个问题很好解答。

举例说明即可一目了然。

例子一:

在一辆行驶的汽车内向上扔一个纸团,半秒后你会在原地还能接住。

或者你在行驶的汽车内,倒一杯水,杯子与水壶离远一点,即便离得远,还是很容易倒进杯子里。

例子二:

同样的事件,行驶中的汽车换成行驶中的三轮车。纸团还能在原地接住吗?水还能那么容易倒进杯子里吗?

这两个例子就是说明一个密闭空间,一个非密闭空间。

行驶中的汽车内的空气都与汽车一样在移动(相对都是静止),而三轮车上的空气并不与三轮车一块移动。

我们在地球内相对于大气层内都处于相对静止状态,即便地球自转,我们跳跃也会自然落在原地。

返回题目,除非飞机冲出大气层,不然还是会和“行驶中的汽车”发生一样的结果。

这就好比你玩无人机,电量足够盘旋一小时,他也不会离你原来越远。


美食全天下


地球本身就是一直在自转,地球的自传速度是每秒465m,也就是说你在地球上站着不动每秒也是465m,所以说“坐地日行八万里”并不是无稽之谈。


地球自转是包括大气层中的飞机的,任何在地球上的东西都是被地球的引力牢牢的控制从而和地球一起旋转,地球就像一个空心陀螺,陀螺内的东西也是跟着陀螺不停旋转。

如果飞机真的想通过地球自转到达目的地,那么飞机就需要以465m/s的速度向地球自转的反方向飞,只有这样才能保持固定的位置不动从而达到目的。 事实上人类想要用速度抵消的方式到达目的地的想法是不可能实现的,因为465m/s已经是超音速了。这就意味着飞机必须保持在超音速阶段想当长的时间。



那么对于飞机的材料和发动机都是巨大的考验,而且噪音也会十分严重。 所以说飞机通过抵消地球自转的方法到达目的地是不可能的。


宇宙探索未解之迷


如果飞机飞到一定高度停止不动,12小时候当然到不了地球的另一边!

首先,要明确飞机虽然在空中飞行,但是仍然是受到地球的万有引力,因此飞机即使停在万米高空不动,也要随地球自转,12个小时以后你能看到的还是原来的景象,而不会跑到地球的另一边。而要想到达地球的另一边,必须像平时飞行一样,利用自身燃油提供的能量飞行过去。


其次,那么飞机怎么样才能实现题中所说的场景呢?那么飞机必须脱离地球万有引力的束缚。即达到第二宇宙速度,这时才能不受万有引力。但是,由于第二宇宙速度高达11.2千米/秒=11.2千米/小时/3600=40320千米/小时。而目前最快的飞机也只有1000千米/小时,可见其差距巨大。

因此短期内飞机还实现不了如题中所示的离地日行数万公里的壮举!


地震博士


我想问一下题主,你是不是揪着自己的头发从火车头上跳起来一会,自己就会飘到了车尾呢?

当然这只是开个玩笑。但道理是一样的,你在一列时速400公里的高速列车上,你跳起来一秒钟,列车向前走了111.111米,那么你会后移111.111米,到了另外的车厢吗?显然坐过火车的人都知道,这是不可能的。

你原地跳起来,还是原地落下,除非你故意往前跳或者往后跳。

这是什么道理呢?就是惯性系。你和火车在一个惯性参考系里,相对火车你是静止的,你在惯性作用下,与火车保持着同样的运动,所以无论你怎么跳,还是能揪着自己的头发跳起来多久,你都还是在原地。

而在不同的参考系,比如在大地上,才能看到你是在和火车以同样的速度前行。如果你要在火车上移动,就要走路,往前走往后走往左走往右走,都是相对于静止的火车在移动。

同样,我们地球上的所有物体,包括大气层,相对于地球都是静止的。

地球自转在赤道的线速度是每秒钟约463米,我们所有地球上的物品包括人类,在赤道上都是在以每秒中463米的速度运动,而相对于地球就是静止的。

地球自转的线速度随着高度不同和纬度不同有不同的变化,但作为同一个惯性参考系的地球所有能动的不能动的,都是相对静止的。

只有从其他参考系看来,比如在月球上看,就看到我们与地球在做着同样的均速运动。如果你要在地球上从某一地挪到另外一个地方,就需要做功运动,不管是走路还是轮船飞机,只有通过运动才能移动到另外的地方。

明白了这个道理,我们就知道了在地球大气层中,如果飞机不飞,相对地球就是静止的,不可能过12个小时到了地球的另一面。

而且根据空气动力学,除了直升飞机,其他靠翅膀飞行的飞机就要掉下来。

你要到地球的另一面,不管朝东还是朝西飞,坐地日行八万里,飞机必须以相当地球线速度相同的速度飞行,才能在12个小时到达对面那个点。当然地球的线速度随着距离地表的升高需要更快一些,就是这样。

这就是时空通讯的回答,欢迎讨论点评。


时空通讯


很遗憾的回答你,你的这个方案是不能够成功实现的,原因如下:

你的这架飞机飞到了一定高度停止不动,这个停止不动,是你设置的第一个强制条件,我想来想去,试图在想象着是怎么个不动的法子,是相对的还是绝对的呢,绝对不动的物体是不存在的,这个大家都知道,所以呀,你的这架飞机肯定还是会移动的,不可能绝对的停留在那里。

题主的意思可能是想问,是不是飞机飞到了一定的高度之后,就可以脱离地球引力了,这是不对的,理论上,地球的引力可以作用于无穷远处。

在太空中的卫星也在不停的运动着,不过在赤道上空35900公里的高空位置,那里是地球的卫星同步静止轨道,什么意思呢?处在那个位置上的卫星相对于地面上的某个物体来讲是不动的,所以叫同步、静止。

你看,即使在35900公里的高空,还是得动呀,不动的话,你的这架飞机不就被地心引力给拽下来了吗?

就连月球还一直围绕着地球转呢,月球可远在38万公里外哦,所以,这架飞机必须得动,不动就会被地心引力拽下来,要是动,题目中的想法就完不成。


科学船坞


也就是说,我们原地放飞一颗气球,十二个小时就飘到美国了?那还研究个毛线洲际导弹超音速飞机啊。12个小时在赤道走半圈速度都超过音速了。

按照这个思路,我们在赤道原地跳起来,如果滞空时间是1秒的话,那么我们的移动距离就是466米。

上图就是空间站视角看地球,可以看到地球是以一个整体存在的,上面的云和地面都在移动。问这个的脑子可能多多少少有些问题。即使你不以地球为参考系,你要让地球看起来是转的,那么地球也是带着你跟大气层一起转。如果你的观测点是一颗卫星,那么你看地球上所有东西都是转动的,包括你自己和大气,所以你飞起来也是跟着地球一起转,相对地面不移动的。

除非地球上的大气停止跟着地球转动,变成跟着你固定,那么赤道上面对的就是超音速疾风。这时你飞起来没准可以被吹到地球另一边。



看了看评论我觉得还是有必要科普一下。其实这个问题可以换个重点,有两种类似的题目可以合并成为一个“王炸”一样的题目。请听题:

第一题,火箭相对于地面垂直发射,燃料耗尽后会落到原地吗?

第二题,如果宇宙只有一个地球,怎么知道地球是不是在转?

这俩问题就比较有意思了。在高度很低的情况下,扔起来东西可以参考在移动火车中跳起来一样,人会因为惯性和火车相对静止,不会改变对于火车的相对位置。

那么火箭垂直发射会怎样呢?答案是不会落在原地。有评论说什么第一宇宙速度,第一宇宙速度是指仅受重力你在地面高度可以换绕地球的速度,和能不能飞出地球之类的问题无关。

火箭垂直发射,会落在发射点靠西的地方。因为GMm/r^2=mrw^2,所以r增大w角速度减小,最终火箭就跑西边了。

紧接第二个问,为啥说地球在自转,我把地球看做静止的,其他天体围着地球转不行嘛,当然可以。

这就引出了另一个概念,惯性离心力。虽然离心力不是真实的力,但是我们可以以此判断某个物体在做什么样的运动。比如你用绳子栓个小球,静止时小球会垂直耷拉下来,但是你转起来,小球就可能带着绳子横着转。你跟着小球一起转,看上去小球是和你相对静止的,但是小球产生了飘起来的现象,所以我们可以知道小球是在做圆周运动。

好了,就补充到这里,没看明白后边的没关系,理解在火车上那个例子就好。


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