火箭升空!就在屏東!
昨天在議會,城鄉處對於設立中的屏東科技園區的招商做出說明,未來擬引進太空科技產業。
屏東其實是台灣最適合發展航太科技的地方,發射火箭時,地點離赤道越近越好,赤道是能更接近低緯度的赤道地區,這意味著可以最大程度借到地球的自轉速度來提升火箭的運載能力。
阿斌2019年參訪位於屏東加工出口區的京茂航太材料公司後發現,除了生產常見的飛機零件外,也研發航太材料的相關技術,加上屏東空軍機場的先天優勢,屏東的確是適合航太科技發展的溫床!
也非常歡迎剛接任國家太空中心主任的「火箭阿伯」吳宗信,來屏東科學園區投入開發,讓我們的產業升級,更有競爭力!
吳主任的火箭,外殼上有「火箭」二字的台語拼音Hoe-chi及客語拼音Fo-chien,看到更是倍感親切,真的是正港「台灣製造」!
#讓經濟與科技都能是屏東的實力 #屏東製造 #讓產業升級更有競爭力
#客語火箭Fo_chien
地球自轉速度飛機 在 Facebook 的最讚貼文
第二部分「為何感覺不到地球自轉?非慣性座標系裡的慣性力」
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未讀第一部分的朋友可以先看:facebook.com/davidyu.phycat/posts/239431704213490
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感覺不到地球自轉的原因就像感覺不到地球表面彎曲的一樣,人類對比地球實在太渺小。正如必須望向遠方海平線才能看見船帆先於船身出現,我們亦必須跨過遙遠的距離才能感受到地球自轉所造成的影響。
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大家有玩過公園裡的遊樂設施「氹氹轉」嗎?它是一個會旋轉的大圓盤,盤上有支架。如果我們捉住支架在地上圍著氹氹轉走,然後跳上去,我們會感覺到一股力將我們推出去。這時放手的話就會被拋出去了,這就是所謂的「離心力」(centrifugal force)。如果各位在香港坐過會上高速公路的小巴,亦可以感受這種刺激的感覺。
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但如果我告訴你,離心力其實並不存在呢?事實上,離心力屬於慣性力(inertial force),又稱為假想力(fictitious force),是在非慣性參考系觀察物理現象的產物。參考系是數學語言,指用來描述物體位置、速度等物理參數的坐標系統。慣性參考系就是互相靜止不動或者以等速移動的坐標系。
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簡單來說,雖然牛頓力學在日常情況下適用於任何參考系,但在非慣性參考系裡使用牛頓力學就會出現慣性力。最常見的例子就是圓周運動。站在氹氹轉上的人在進行圓周運動,運動方向有所改變(注意物理學中的速度概念包含速率和方向),因而是個非慣性參考系。而站在地上看著氹氹轉的人則身處一個慣性參考系之中(事實上只是近似慣性參考系,因為地球也在動)。
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因為氹氹轉在旋轉,慣性定律卻說物體在不受外力的情況下只會沿直線前進,在氹氹轉上就必須施力才能跟隨氹氹轉旋轉,一旦放手就會被「拋出去」。然而,氹氹轉旁邊的觀測者只會看見一個因捉不住支架而直線飛出去的人。順帶一提,捉住支架的力當然是真實的力,叫做向心力(centripetal force)。
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現在可以回到地球自轉的問題。會自轉的地球是個非慣性參考系。就像在氹氹轉上一樣,地球上也會感受到離心力。事實上,這個離心力會抵消掉部分重力,使我們在不同緯度感受到不同的體重!用比較精確的物理詞彙,就是重力的一部分提供了給跟隨時球自轉所需的向心力。
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由於赤道與地球自轉軸的垂直距離最遠,自轉速率最快,需要較多部分的重力提供向心力。南北兩極與地球自轉軸的距離則為零,重力無需提供給向心力。因此,站在赤道時的離心力會令體重比站在南北極時減少大約0.35%。
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另一個我想簡單介紹的慣性力叫做科里奧利力(Coriolis force,簡稱科氏力),或者叫做科氏效應(Coriolis effect),描述在地球表面上移動時感受到的慣性力。由於地球並非一個圓盤而是個球體,因此科氏力的方向並不在本地水平面(local horizon)之上,與之有個夾角。把這個力拆開,可以得到兩個方向的分力,分別為與水平面平行的分力(遺憾地,這個分力亦稱為科氏力),和與水平面垂直的、稱為Eötvös效應的分力。
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平行本地水平面的科氏分力會使任何在北半球水平移動的物體向移動方向的右方偏轉(俯視時為順時針方向),同時使任何在南半球水平移動的物體向移動方向的左方偏轉(俯視時為逆時針方向)。這就是颱風形成的原因,因而源自南半球和北半球的颱風會有相反的旋轉方向。Eötvös效應會在除離心力之外進一步改變我們感受到的重力。向東走時,Eötvös效應會進一步加強離心力,抵消更多的重力。反之,向西走時反而會加強了向下的力,就好像加強了重力般。
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[有趣的是,源自北半球的颱風是逆時針方向旋轉的,剛好與科氏效應相反!這是因為颱風的形成過程是三維的,我正在寫一篇文章詳述。]
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日常生活感受不到上述離心力、科氏力和Eötvös效應的原因很簡單,就是因為人類相對地球的尺寸來說,太過渺小。只有在作長距離移動時,我們才能察覺到這些慣性力。例如,炮彈彈道計算必須考慮地球自轉、飛機飛行感受到科氏力、大規模空氣流動形成颱風等。順帶一提,有都市傳說指科氏效應會導致南北半球馬桶沖水方向相反,這是不正確的。對比地球尺寸,馬桶實在太渺小了,作用在沖廁水上的科氏力比沖廁時水流的隨機擾動細微得多,沖水方向並不會受科氏效應影響。
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歷史上首位直接測量到科氏效應的人是德國化學家懷斯(Ferdinand Reich)。物件自由落下時,由於移動方向為地心,計算指出科氏力會指向東面。在1831年,懷斯從160米高的地方掉下物件,發現物件落下的地點果然向東偏差了2.8厘米。
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那有沒有辦法在不作長距離移動的情況下,證明地球會自轉?答案是肯定的。1851年,法國物理學家傅科(Jean Bernard Léon Foucault)用一個簡單實驗證明了地球確實會自轉。他用一條67米長(好吧,這也很長就是了⋯⋯)的線吊著一個28公斤重的鉛球,形成一個很長很重的擺,掛在巴黎先賢寺的天花版上。因慣性定律同樣適用於鐘擺,擺動平面在慣性參考系裡不會改變。擺動平面不變與物理學中的角動量守恆原理有關。但因地球自轉,地球上的人就會觀察到擺動平面隨著時間改變。
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[這個實驗設備稱為傅科擺(Foucault pendulum),是世上每個科學博物館的必備展品。很多人會在早上很早就到博物館去,就是為了看工作人員開始擺動傅科擺的一刻。]
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現在我們理解到,古希臘時代的差不多兩千年後,懷斯與傅科的實驗終於直接證明了地球會動。我們會在下一節討論太空是否真的是「無重力」。
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如題
請問一下
地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
如果我們站在北極點..
往下看,會發現地球是以逆時針在旋轉
如果這時有一架飛機由台北飛往美國洛杉磯
在北極點往下看,這架飛機是以逆時針在繞地球飛行
由於地球的自轉..和飛機飛行方向相同..
是否會增加飛行時間??
<---------------飛機飛行方向
<----------------- 地球自轉方向
相對的..如果這架飛機由洛杉磯飛回台北
飛機飛行方向和地球旋轉相反..
會不會縮短飛行時間???
<-----------------飛機飛行方向
---------------->地球自轉方向
麻煩請高手解答
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 61.224.83.227
※ 編輯: ihcmm 來自: 61.224.85.66 (11/30 19:25)
> -------------------------------------------------------------------------- <
發信人: [email protected] (隱者), 看板: Physics
標 題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
發信站: Deep Space Nine (Sat Dec 1 08:53:12 2007)
轉信站: ptt!ctu-reader!news.nctu!ds9
※ 引述《[email protected] (回家的路)》之銘言:
: 如題
: 請問一下
: 地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
會 你沒飛過國際線吧
LA-Taipei 13小時直飛
Taipei-LA 12.x小時
--
※ 發信站: 深太空九號(ds9.twbbs.org)
◆ From: 69.252.180.86
> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: Arlon (錢錢錢) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Sat Dec 1 23:26:49 2007
※ 引述《[email protected] (隱者)》之銘言:
: ※ 引述《[email protected] (回家的路)》之銘言:
: : 如題
: : 請問一下
: : 地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
: 會 你沒飛過國際線吧
: LA-Taipei 13小時直飛
: Taipei-LA 12.x小時
這在誤差範圍內吧...
不同航班通常都不會有一樣型號的飛機在飛
就算型號一樣 新舊.保養程度不一樣的飛機飛起來還是有差吧
不過最主要的還是因為航線吧
不可能台北飛洛杉磯和洛杉磯飛台北的航線是同一條的...
如此就有飛行距離上的差距了
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 60.244.255.7
> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: ewings (火星人當研究生) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Sun Dec 2 15:36:11 2007
※ 引述《ihcmm (回家的路)》之銘言:
: 如題
: 請問一下
: 地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
: 如果我們站在北極點..
: 往下看,會發現地球是以逆時針在旋轉
: 如果這時有一架飛機由台北飛往美國洛杉磯
: 在北極點往下看,這架飛機是以逆時針在繞地球飛行
: 由於地球的自轉..和飛機飛行方向相同..
: 是否會增加飛行時間??
: <---------------飛機飛行方向
: <----------------- 地球自轉方向
: 相對的..如果這架飛機由洛杉磯飛回台北
: 飛機飛行方向和地球旋轉相反..
: 會不會縮短飛行時間???
: <-----------------飛機飛行方向
: ---------------->地球自轉方向
: 麻煩請高手解答
基本上.......會
但是並不是直接因為地球轉動的關係,而是間接的影響
假如所有的大氣都固定在地球表面上不流動,那地球自轉的因素小到無法察覺
但是地球上的大氣並不是固定的,所以會有風
而風會影響飛機的飛行時間,遇到順風時間就比較短
不過由於地球是圓的,而且大氣會垂直流動,所以風向不見得和地球轉動的方向
平行,下面的圖是地面上的風向
https://www.fom.org.hk/article/Image2.gif
在高空,信風帶與西風帶的氣流大致與地面的風向垂直,如果搭上高空的氣流
飛機的地面速度會加快,有時地速還比音速快,但是反過來就變慢,飛行的時間
也變長,不過飛行的距離都一樣不會變化
至於真實空速,不管順風逆風都一樣
而如果全球的大氣全部不受地面影響,與地球自轉脫節,那飛機的確會直接的
因為地球自轉而大幅的減少或增加飛行距離,這時甚至可以利用熱氣球
直接升到空中,地球自轉就會在24hr內帶著氣球到達同緯度的任何地方
但是這樣的大氣,赤道的地表上會刮著風速1.5馬赫的颶風,而台灣這個緯度
也有超音速,連超級賽亞人都沒辦法住的下去
--
諾貝爾和平獎的得主與航太工程師的不同之處在於...
前者只能打打嘴砲看看能不能打動想打仗的領導人和腦殘的追隨群眾
後者直接讓武器的價格上漲600倍
--
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◆ From: 203.203.146.101
> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: theater (theater) 站內: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Mon Dec 3 22:15:10 2007
※ 引述《ihcmm (回家的路)》之銘言:
: 如題
: 請問一下
: 地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
: 如果我們站在北極點..
: 往下看,會發現地球是以逆時針在旋轉
: 如果這時有一架飛機由台北飛往美國洛杉磯
: 在北極點往下看,這架飛機是以逆時針在繞地球飛行
: 由於地球的自轉..和飛機飛行方向相同..
: 是否會增加飛行時間??
: <---------------飛機飛行方向
: <----------------- 地球自轉方向
: 相對的..如果這架飛機由洛杉磯飛回台北
: 飛機飛行方向和地球旋轉相反..
: 會不會縮短飛行時間???
: <-----------------飛機飛行方向
: ---------------->地球自轉方向
: 麻煩請高手解答
我覺得這個問題在修改一下會比較好
因為你是問時間,但是飛機的速度你沒考慮
我認為單就力學觀點看
假設來回的風阻通通一模一樣,也就是把我們的觀察力放在力學上
而且來回飛機儀表板的速度表也是假設都維持一樣速度
那麼其實來回時間會相等的,因為距離=時間*速度,距離也假設都跑一樣的一點都不差
所以時間一定會一樣
,但這個問題,我認為逆自轉飛行還是比較吃虧的,時間一樣為什麼比較吃虧呢
因為要耗比較多的油,都假設機械參數一樣,單看力學
逆自轉飛行必須克服被往後甩的力量,例子,發射火箭的發射台喜歡設在赤道那邊
,因為赤道正是地球最胖的地方,靠著自轉的甩力,把火箭發射必可省下許多燃料
正是這個觀念,以上純看人看法,如有不正確敬請指教
--
test
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◆ From: 218.163.192.7
> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: ewings (火星人當研究生) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Tue Dec 4 09:44:45 2007
※ 引述《theater (theater)》之銘言:
: ※ 引述《ihcmm (回家的路)》之銘言:
: : 如題
: : 請問一下
: : 地球的自轉會不會影響飛機的飛行時間???
: : 如果我們站在北極點..
: : 往下看,會發現地球是以逆時針在旋轉
: : 如果這時有一架飛機由台北飛往美國洛杉磯
: : 在北極點往下看,這架飛機是以逆時針在繞地球飛行
: : 由於地球的自轉..和飛機飛行方向相同..
: : 是否會增加飛行時間??
: : <---------------飛機飛行方向
: : <----------------- 地球自轉方向
: : 相對的..如果這架飛機由洛杉磯飛回台北
: : 飛機飛行方向和地球旋轉相反..
: : 會不會縮短飛行時間???
: : <-----------------飛機飛行方向
: : ---------------->地球自轉方向
: : 麻煩請高手解答
: 我覺得這個問題在修改一下會比較好
: 因為你是問時間,但是飛機的速度你沒考慮
: 我認為單就力學觀點看
: 假設來回的風阻通通一模一樣,也就是把我們的觀察力放在力學上
: 而且來回飛機儀表板的速度表也是假設都維持一樣速度
: 那麼其實來回時間會相等的,因為距離=時間*速度,距離也假設都跑一樣的一點都不差
: 所以時間一定會一樣
: ,但這個問題,我認為逆自轉飛行還是比較吃虧的,時間一樣為什麼比較吃虧呢
: 因為要耗比較多的油,都假設機械參數一樣,單看力學
: 逆自轉飛行必須克服被往後甩的力量,例子,發射火箭的發射台喜歡設在赤道那邊
: ,因為赤道正是地球最胖的地方,靠著自轉的甩力,把火箭發射必可省下許多燃料
: 正是這個觀念,以上純看人看法,如有不正確敬請指教
上面還有其他還有很多錯誤,但我只挑最大的
發射衛星時順著地球自轉方向射,的確可以大幅的增加有效負載
但是那只限於進入軌道或是離開地球的載具
如果是最終還是回到地面的拋物線軌道,不管是向那個方向射
最終的有效距離都一樣
雖然順著自轉方向射可以得到慣性力的幫助,但是目標同時也一直遠離發射的那個
"點",而反向射雖然會被慣性力拖累,但是目標也一直向著發射點移動過來
所以根本就沒差,目標和發射點同時享有相同的慣性
像是彈道飛彈不管是向東射還是向西射,射程都相同,並不會因為地球自轉
造成射程不同的情況
用一般常見的例子來講,你在火車上跳遠,不管是向車頭方向跳,或是向車尾
方向跳,對車上的人來講,你跳的距離都一樣,並不會因為火車移動而有變化
--
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◆ From: 203.203.146.101
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作者: theater (theater) 站內: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Wed Dec 5 22:06:15 2007
※ 引述《ewings (火星人當研究生)》之銘言:
: ※ 引述《theater (theater)》之銘言:
: : 我覺得這個問題在修改一下會比較好
: : 因為你是問時間,但是飛機的댊: 上面還有其他還有很多錯誤,但我只挑最大的
: 發射衛星時順著地球自轉方向射,的確可以大幅的增加有效負載
: 但是那只限於進入軌道或是離開地球的載具
: 如果是最終還是回到地面的拋物線軌道,不管是向那個方向射
: 最終的有效距離都一樣
: 雖然順著自轉方向射可以得到慣性力的幫助,但是目標同時也一直遠離發射的那個
: "點",而反向射雖然會被慣性力拖累,但是目標也一直向著發射點移動過來
: 所以根本就沒差,目標和發射點同時享有相同的慣性
: 像是彈道飛彈不管是向東射還是向西射,射程都相同,並不會因為地球自轉
: 造成射程不同的情況
: 用一般常見的例子來講,你在火車上跳遠,不管是向車頭方向跳,或是向車尾
: 方向跳,對車上的人來講,你跳的距離都一樣,並不會因為火車移動而有變化
我覺得你的論點只適合低空吧,低空引力都很大好像看不出差別
可能飛機也算是低空吧,但是引力的影響力還是存在,可能感覺不出而已吧
越高空引力越小,小不代表不存在
順便一題,洲際導彈是先飛到地球高空軌道(有點類似衛星的感覺)到達想要下降時
在推動引擎往地球表面掉落,而且掉落軌跡還是拋物線
--
test
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◆ From: 218.160.103.20
> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: ewings (火星人當研究生) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Wed Dec 5 23:19:13 2007
※ 引述《theater (theater)》之銘言:
: ※ 引述《ewings (火星人當研究生)》之銘言:
: : 上面還有其他還有很多錯誤,但我只挑最大的
: : 發射衛星時順著地球自轉方向射,的確可以大幅的增加有效負載
: : 但是那只限於進入軌道或是離開地球的載具
: : 如果是最終還是回到地面的拋物線軌道,不管是向那個方向射
: : 最終的有效距離都一樣
: : 雖然順著自轉方向射可以得到慣性力的幫助,但是目標同時也一直遠離發射的那個
: : "點",而反向射雖然會被慣性力拖累,但是目標也一直向著發射點移動過來
: : 所以根本就沒差,目標和發射點同時享有相同的慣性
: : 像是彈道飛彈不管是向東射還是向西射,射程都相同,並不會因為地球自轉
: : 造成射程不同的情況
: : 用一般常見的例子來講,你在火車上跳遠,不管是向車頭方向跳,或是向車尾
: : 方向跳,對車上的人來講,你跳的距離都一樣,並不會因為火車移動而有變化
: 我覺得你的論點只適合低空吧,低空引力都很大好像看不出差別
: 可能飛機也算是低空吧,但是引力的影響力還是存在,可能感覺不出而已吧
: 越高空引力越小,小不代表不存在
這和重力又有什麼關係了?
順向射籌載較高是由於慣性力的幫助,重力對於順向射或逆向射的物體都一視同仁
: 順便一題,洲際導彈是先飛到地球高空軌道(有點類似衛星的感覺)到達想要下降時
: 在推動引擎往地球表面掉落,而且掉落軌跡還是拋物線
錯誤!!!
你講的那種東西叫軌道轟炸系統,在第一次限武條約中就已經被明令禁止了
彈道飛彈在彈道最高點前所有燃料已經耗盡,燃料燃燒的階段叫上升段
上升段和彈道最高點中間還隔著中段,這時燃料早就耗盡,只靠慣性
而重返段和終端段根本不需要推進,只需要靠重力就足夠了
就算是SS-25的MRIV,噴焰的方向也是向後或向下,讓彈頭加速或上升
另外,學過牛頓物理就知道,衛星軌道不過是飛得夠快或夠高,來不及撞到地球
的飛行軌跡,原來就會撞到地球的ICBM彈道,幹嘛還要助推?
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諾貝爾和平獎的得主與航太工程師的不同之處在於...
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 203.203.146.101
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發信人: [email protected] (㊣沒有c3,沒有希望), 看板: Physics
標 題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
發信站: KKCITY (Thu Dec 6 00:20:33 2007)
轉信站: ptt!ctu-reader!ctu-gate!news.nctu!news.ntu!news.au!zoonews.ee.ntu!news
※ 引述《[email protected] (火星人當研究生)》之銘言:
> 就算是SS-25的MRIV,噴焰的方向也是向後或向下,讓彈頭加速或上升
呃…不是 MIRV 嗎 @@
Multiple Independent Reentry 啥的
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其實倒過來好像也通啦
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X-URL1: https://www.aviationnow.com/ ‧李登輝=格達費=外星人‧有廁
檢舉匪諜 人人有責 ⊙ 檢舉匪諜 安居樂業 人所
檢舉匪諜滲透破壞 人人安居樂業|肅清貪污經濟犯罪 社會繁榮進步
破案獎金三百萬|知情不報判徒刑
檢舉要件:請用真實姓名、地址,受理機關絕對保密
X-Disclaimer: 李登輝一定是外星人! Mk.22 Mod4 5/15/01 Mod3 6/9/98
--
┌─────◆KKCITY◆─────┐ KK免/費/撥/接 ◤
│ bbs.kkcity.com.tw │▏電話(1):449◤1999 電話(2):4058-6000
└──《From:59.115.209.220 》──┘▏帳號:kkcity 密碼:kkcity
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> -------------------------------------------------------------------------- <
作者: void (Not rejected again) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Thu Dec 6 02:14:54 2007
y※ 引述《[email protected] (㊣沒有c3,沒有希望)》之銘言:
: ※ 引述《[email protected] (火星人當研究生)》之銘言:
: > 就算是SS-25的MRIV,噴焰的方向也是向後或向下,讓彈頭加速或上升
: 呃…不是 MIRV 嗎 @@
: Multiple Independent Reentry 啥的
: ---
: 其實倒過來好像也通啦
:
V是vehicle 載具
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 123.193.148.9
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作者: newhan (((((((()))))))) 看板: Physics
標題: Re: [問題]相對運動..地球的自轉會不會影響飛機的괠…
時間: Thu Dec 6 22:49:11 2007
看了幾篇下來,都快糊塗了,越扯越遠了
我想原po的問題,可以類比於:
在真空狀態下發射火箭到另一個半球,朝著or背著 自轉方向發射
會有影響嗎? (有空氣就不用說了,自轉造成的風,影響很大)
答案是會有影響,但是影響太小了
因為"地球半徑R" 與 "半徑+飛行高度H" 相比, R/R+H 幾乎等於一
比較會有影響的,我想到的例子是: (無風下)坐熱氣球直上直下
你會發現著陸的地點偏西,就是因為自轉造成的
--
試著去發現別人「可愛的一面」和「值得尊敬的地方」,是自己的福氣!
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 123.192.6.25
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