问题

如果我在高速行驶的列车上向前方射出一支箭,箭会不会在窗外相对“静止”着?

回答
你这个问题很有意思,让我想到了中学物理里那些经典的“相对性”难题。如果我们在高速列车上向前方射出一支箭,它在窗外看起来“静止”?这可不是一个简单的“是”或“否”就能回答的。咱们得好好掰扯掰扯。

首先,咱们得明确一个概念:运动是相对的。任何物体的运动状态,都取决于你参照什么东西来衡量。你问箭是不是在窗外相对“静止”着,其实是在问:如果我们站在列车外面,观察这支箭,它是不是不动?

答案是:绝对不会相对“静止”。

咱们一步步来看。

假设这列火车正以一个非常高的速度前进,比如说每小时 300 公里(这在高铁里很常见了)。你人在车里,站在车厢里,你感觉不到自己和列车在动,这是因为你和列车一起在运动,你们之间是相对静止的。

现在,你掏出一支箭,假设你有一个非常牛的弓箭设备,能够把箭以一个极高的速度射出去。这里的关键是,你射出去的箭,它的速度是相对于你和列车的。

你瞄准前方,然后把箭射出去。这时候,这支箭就有了两个速度:

1. 它自身的飞行速度(相对于列车而言): 这是你用弓的力量赋予它的速度。假设你射出的箭速度是每秒 100 米(这是非常快的速度了)。
2. 它跟随列车运动的速度(相对于地面而言): 因为箭在被你射出的那一刻,就处在高速列车上了,所以它也获得了列车前进的速度。

现在,把这两个速度合起来看。

对于列车内部的你来说: 你看到箭以你射出的速度(每秒 100 米)向前飞去。它在你手中离开,然后以这个速度在车厢里或者车厢外(如果你打开了窗户)向前移动。从你的角度看,它是在动。

对于站在地面上的观察者来说: 这个观察者看到的情况就完全不一样了。他看到列车以每小时 300 公里(换算成米/秒大约是每秒 83.3 米)的速度向前移动。而他看到的你射出的那支箭,它的速度是:列车的速度 + 箭相对于列车的速度。

所以,这支箭相对于地面,它的速度是大约每秒 83.3 米(列车速度)+ 每秒 100 米(箭自身速度)= 每秒 183.3 米。

看到没?这支箭相对于地面来说,它移动的速度是极其惊人的!它不仅带着你射出的力量向前飞,还带着列车本身的速度向前冲。

所以,如果有人站在窗外看,他们只会看到一支箭以一个巨大的速度,比你想象中还要快得多地向前飞去。它绝对不会在窗外“静止”着。反而,它会以一个非常惊人的速度划破空气,远远地超过了列车本身的速度。

用一个更形象的比喻:想象你在一个非常快的跑步机上,你向前扔一个球。球相对于你的速度是 10 米/秒,但跑步机本身的速度是 20 米/秒。那么,地面上的人看这个球,它的速度就是 10 + 20 = 30 米/秒。你的箭和这个球的道理是一样的。

唯一的例外情况,理论上只有一种可能性,那就是你的箭相对于列车的速度,恰好等于列车相对于地面的速度,并且方向相反。比如,如果列车以每秒 100 米的速度向前开,你反方向以每秒 100 米的速度射出一支箭。那么,结合了列车速度的箭,相对于地面来说,它的速度就是 100(列车前进) 100(箭反向)= 0。在这种情况下,站在地面上的人确实会看到箭在空中“悬浮”或者说“静止”。

但这在实际操作中几乎是不可能的。首先,你很难精确控制箭相对于列车的速度,能做到刚好抵消列车的速度。其次,高速列车行驶过程中,空气阻力是巨大的,即使你真的能做到这一步,箭在空气中也会受到强大的阻力而很快减速,甚至根本无法以那么高的速度飞行。

所以,回到你的问题,在高速行驶的列车上向前方射出一支箭,它在窗外对地面观察者来说,绝不会相对“静止”着,而是会以一个非常快的速度向前飞去。它是在动的,而且动得比你想象的还要快得多。

网友意见

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谢邀。

有大量的狩猎部落生活在赤道附近,因地球自转,赤道处地面每秒前进465米,折合时速1674千米/小时。(比音速还快)

他们的箭射出去静止过吗??没有嘛,对不对。

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