两物体的相对速度公式_相对运动公式及应用

本文探讨了运动的相对性,详细解释了相对运动的公式,并通过火车与行人、风吹人等例子阐述了相对速度的计算。此外,还提供了两个生活中的应用示例,包括火车避免碰撞问题和两质点间最小距离的求解,帮助理解相对速度在实际问题中的运用。

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1.运动的相对性

研究物体的机械运动,首先要选择一个参照物(或坐标系),物体的运动都是相对于这个参照物(或坐标系)的。由于选择的参照物不同,对同一体的运动描述可以不同。例如从匀速水平飞行的飞机上落下一个物体A,站地面上的观察者看到物体的运动是以地面静止的物体为参照物,故物体A平抛运动,其轨迹是抛物线;而由飞机上的观察者看物体的运动,是以飞机为参照物,故物体A做自由落体运动,轨迹是一条直线。

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2.相对运动公式

假设火车以速度v车对地=10m/s向前运动,而车上的人相对车以速度v人对车=2m/s向前运动,则车上的人相对地的速度v人对地满足:v人对地=v人对车+v车对地=12m/s。即:v人对车=v人对地-v车对地。

所以物体A相对物体B的相对速度公式为:

vA对B=vA对地-vB对地

值得注意的是,当物体A和物体B的速度方向相反,甚至成夹角时,以上运算应遵循矢量运算的三角形法则。

例如,在旷野里有v1=3m/s的北风,当人在风中以v2=3m/s的速度向西行走,则风相对人的速度——即人感觉到的风速为v风对人= v1- v2,矢量关系如图所示,所以由几何关系可知v=4.24m/s,方向从正西北方向吹来。

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