研究运动的相对性
当你跑步时,你感觉到的风向或者雨滴的方向与真实的风向或雨滴下落的方向(即风或雨滴相对于地面的方向)有什么不同?建议你进行下面的实验研究和作业。
(1)选择基本无风的天气,当你跑步时,你感觉到的风总是迎面吹来的,跑得越快,风力越大。这是因为你向前跑,你相对于空气是向前运动的,空气相对于你是向后运动的。如果你测出了自己跑步的平均速度,你就可以得出结论,你感觉到的风向与你跑步的速度方向刚好相反,速度大小相等,原因是你感觉到的风向和风速是空气相对于你运动的情况,是以你为参照物的。
风向等级 |
名称 |
陆 上 地 物 征 象 |
风速(米/秒) | |
范围 |
中数 | |||
0 |
无风 |
静、烟直上。 |
0.0-0.2 |
0 |
1 |
软风 |
烟能表示方向,树叶略有摇动。 |
0.3-1.5 |
1 |
2 |
轻风 |
人面感觉有风,树叶有微响,旗帜开始飘动,高的草开始摇动。 |
1.6-3.3 |
2 |
3 |
微风 |
树叶有小枝摇动不息,旗帜展开,高的草摇动不息。 |
3.4-5.4 |
4 |
4 |
和风 |
能吹起地面灰尘和纸张,树枝动摇,高的草呈波浪起伏。 |
5.5-7.9 |
7 |
5 |
清劲风 |
有叶的小树摇摆,内陆水面有小波,高的草波浪起伏明显。 |
8.0-10.7 |
9 |
6 |
强风 |
大树枝摇动,电线呼呼有声,撑伞困难,高的草不时倾伏于地。 |
10.8-13.8 |
12 |
7 |
疾风 |
全树摇动,大树枝弯下来,迎风步行感觉不便。 |
13.9-17.1 |
16 |
8 |
大风 |
可折毁小树枝,人迎风前行,感觉阻力甚大。 |
17.2-20.7 |
19 |
(2)在有风的天气里,你可以先测量一下风向和风速,可用简易风向标或小旗测出风向,用手表或停表测出风吹薄纸片飞过10米远所需的时间,计算出风速。也可以根据最新发布的天气预报所说的风向和风力参照下表估计风速。记下风向和风速后,例如北风7米/秒,你再以一定的速度沿与风向垂直的一个方向(例如向东4米/秒)跑步 或骑自行车,记下你感觉到的风向(例如风从东北吹来)。然后改变你跑步的方向(例如向西4米/秒),再记下你感觉到的风向(例如风从西北吹来)。在练习本上画下这两次实验的速度合成图。
在这个实验中,如果风速和跑步的速度测量较准确的话,可以判断你感觉到的风向是否准确(特别是风速和跑步的速度大小不一样时)。如果你感觉到的风向是准确的(例如手拿着风向标),则可以计算出风速的大小。
选自:《高中物理课外实验》
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