作业帮相对速度关系的推导过程
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/07 02:38:00
相对速度关系的推导过程
相对速度关系的推导过程
相对速度关系的推导过程
VA=VE+VR的推导过程比较复杂.
需要用到矢量的运算和求导.
楼主不用花费时间在这个上面,理解好公式的意义,掌握公式的应用即可.
若真想知道它的推导过程.可以参考大学物理教材或者《理论力学》教材.
推荐一本参考资料.
理论力学 哈尔滨工业大学理论力学教研室编写 第7版 高等教育出版社.
参看第8章,运动的合成.
设惯性系K’(x’,y’,z’,t’)沿惯性系K(x,y,z,t)的x轴正向以速度U=(u,0,0)匀速运动，自惯性系K到惯性系K’的正交线性变换为A=(aij) (i,j=1,2,3,4)，即
(x’,y’,z’,t’)=(x,y,z,t)A ①
令R=(x,y,z)，R’=(x’,y’,z’)，A11=(aij) (i,j=1,2,3)，A12=(ai4) (i=1,2...
全部展开
设惯性系K’(x’,y’,z’,t’)沿惯性系K(x,y,z,t)的x轴正向以速度U=(u,0,0)匀速运动，自惯性系K到惯性系K’的正交线性变换为A=(aij) (i,j=1,2,3,4)，即
(x’,y’,z’,t’)=(x,y,z,t)A ①
令R=(x,y,z)，R’=(x’,y’,z’)，A11=(aij) (i,j=1,2,3)，A12=(ai4) (i=1,2,3)，A21=(a4j) (j=1,2,3)，A22=(a44)， 则由K到K’的线性变换可改写为
R’=RA11+tA21，t’=RA12+ta44 ②
于是
dR’/dt’=((dR/dt)A11+A21)/((dR/dt)A12+a44)
令dR/dt=V，dR’/dt’=V’，则V、V’分别表示运动粒子在K与K’系中的速度，上式可改写为
V’=(VA11+A21)/(VA12+a44) ③
满足上述速度变换的初始条件有（1）洛仑兹变换与伽利略变换的公共条件：“V’=0，V=U”与“V=0，V’=–U”；（2）满足伽利略变换的极限条件：|V|→∞时，|V’|→∞。
将条件（2）代入，并令V/|V|=V0得
|V’|=|(V0A11+A21/|V|)/(V0A12+a44/|V|)|=|V0A11/V0A12|=∞ (|V|→∞)
上式成立，必有A12’=0=(0,0,0) [注1]，于是③式变为
V’=VA11/a44+A21/a44 ④
再将条件（1）代入④式，得
UA11/a44+A21/a44=0，A21/a44=–U
由此得
A21=–UA11，A21 =–Ua44
由于U=(u,0,0)，代入上式便得a12=a13=a42=a43=0，a41=–a11u， a44=a11，再由A12’=(0,0,0)得a14=a24=a34=0，代入④式，并令V=(vx,vy,vz)，V’=(vx’,vy’,vz’)，便得
(vx’,vy’,vz’)=(a11(vx–u)+a21vy +a31vz，a22vy +a32vz，a23vy +a33vz)/a11 ⑤
由于对于vx’=0的点，vx =u，代入便得a21=a31=0；对于vy =0的点，vy’ =0，代入便得a32=0；对于vz =0的点，vz’ =0，代入便得a23=0，于是有
a12=a13= a14= a21=a23=a24= a31=a32=a34=a42=a43=0，a41=–a11u，a44=a11
将上述条件代入①式得
(x’,y’,z’,t’)=(x,y,z,t)A=(a11(x–ut)，a22y，a33z，a11t) ⑥
又当t=0时，K与K’两惯性系重合，故当t=0时，有x’=x，y’=y，z’=z [注2] ，代入⑥式便得a11=a22=a33=1，这样就得到了伽利略变换为
收起