神舟十八号在太空刹停了?

2024-06-26 22:13曹咏祺
关键词:参照物超能力风洞

曹咏祺

4月25日,神舟十八号载人飞船发射升空,与天宫空间站成功对接,让六位中国宇航员在太空胜利会师。要是你看了视频,一定印象深刻——神舟十八号在与天宫空间站逐渐靠拢的时候,一直小心翼翼地刹车,直到刹停,才慢慢对接成功!

但你知道吗?实际上,神舟十八号和天宫空间站都没有刹停,它们一直都在快速飞行,速度高达约7.68公里/秒!而这,究竟是怎么回事呢?

一 什么是相对运动?

别急,我们先来看一则徒手抓子弹的故事。话说一战期间,一名法国飞行员飞行在 2000 米的高空,忽然发现身边飞着一只苍蝇,他本能地伸手抓了一下。这一抓不要紧,他才发现自己抓的哪是什么苍蝇,分明就是一颗子弹呀!

你肯定会怀疑,这不是电影里才有的情节吗?还真实上演过?

要理解这个故事,就得理解什么是相对运动,以及什么是参照物。听到故事,我们肯定默认子弹的速度极快,那是因为我们是以地面为参照物。但是对于高速飞行的飞机和飞行员来说,以他们为参照物,子弹在发射之初虽然速度非常快,但由于空气阻力慢慢减速,慢到跟飞机差不多之后,飞行员就有机会徒手抓到子弹啦!因此,这个故事是具有可信度的。

同理,在神舟十八号和天宫空间站对接之时,我们通过视频看到的,是它们之间互为参照物的运动状态,所以看起来像是刹停了一般。但实际上,它们正在太空以比子弹还快的速度运动着。

相对运动的现象有很多,其中,有的沿着一个方向运动,我们叫同向运动;有的则沿着不同方向运动,叫反向运动。

二 同向运动,来点超能力

在同向运动的情况下,有时候,我们就能拥有非凡的感受和类似徒手抓子弹的超能力。

日行八万里?你没听错

一句“坐地日行八万里”就是相对运动最豪迈的描述之一。可能你疑惑,太夸张了吧!坐地不动哪来的日行八万里?其实,说坐着没动,那是因为我们选择地面为参照物,人和地面相对静止。但其实,人是跟着地球一起朝着一个方向转动。地球一天自转一圈,大概就是八万里啦!

能抓子弹,就能加油

理解同向运动能让人空中抓子弹之后,人们便将其运用到其他地方,比如为高速飞行中的飞机加油。1923 年,在美国两架飞机一上一下的飞行中,通过软管将两架飞机油箱连接,首次实现真正意义的空中加油。

如今,空中加油逐渐发展成为自动对准锁定,还可以同时为多架飞机加油。无论怎样发展,加油机和飞机都在空中高速飞行,但在两个飞行员眼中,他们之间的相对运动却是小到近乎静止的。

三 反向运动,“攻击力”加倍

反向运动就有所不同了。这种状态下,虽然没有抓子弹的超能力,但却会带来截然不同的感受,还一不小心就拥有更大的“攻击力”。

巡天遥看一千河?你没看错

“坐地日行八万里”的下一句就是“巡天遥看一千河”,便是反向运动中的相向运动(指物体彼此靠近)的描述了。以遥远的宇宙为参照物,人坐在地球这艘 “宇宙飞船”上,抬头望向天空,就像在巡视宇宙一样,昼夜更替,便能每日看尽万千星河!这跟我们坐在高铁上,感觉窗外的树木和房屋在快速倒退是一样的。

西瓜变炮弹,飞鸟变导弹

在同向运动的时候,子弹可以变成飞行员旁边的“苍蝇”。而在反向运动的时候,西瓜却可以变成炮弹。有一个故事,说的就是战争期间,欧洲某座城市为了迎接凯旋的军队,民众们高兴得把大西瓜抛向了卡车。然而,由于卡车正在快速行驶,这些大西瓜在卡车上的士兵们看来,有如一个个炮弹袭来,结果造成了很多士兵负伤。

到了现代社会,由于飞机的速度越来越快,航班越来越多,机场附近的飞鸟对于飞机而言,也跟西瓜炮弹一样,若果撞到飞机上,也容易化身成为飞鸟导弹。因此,机场附近才会用超声波等各种方式来驱赶鸟类。

四 让人意想不到的相对运动

关于相对运动,还有一些你不曾想到的怪奇故事哦!其中,不杀生的印度人杀鱼就是其中之一。

不杀生怎么杀鱼?

和其他国家的大厨们在砧板上杀鱼不一样,印度人是将一把长长的竖刀固定在木板上,双手抓住鱼往刀刃上撞。这是怎么回事呢?据说是因为印度有“不杀生”的观念,他们将鱼撞到刀上,认为是鱼自己在刀上撞没的,而不是被他们杀的。印度人用相对运动来回避“不杀生又想吃鱼”的矛盾心理,也真是让人意想不到。然而,你别说,某些科学实验,跟这个思维有几分相似哦!风洞实验,便是如此。只不过,鱼撞刀变成了风吹向飞机!

风洞里,是吹风还是被吹?

顾名思义,风洞就是内部有风的超大管子,它可大有用处。例如,为了减小行驶中汽车的空气阻力,工程师必须优化其车身外形。在验证阶段,总不能将车开在路上进行测试吧,那多麻烦!于是工程师想到风洞实验室,将车固定住,对着汽车吹风,将车的行进改为风的吹动,大大简化了测试难度。

不止如此,在飞机和火箭的空气动力学测试中,风洞实验室更是有着举足轻重的作用。

无处不在的相对运动

相对运动,看似平平无奇,但小到子弹,大到空间站,都有它的身影——是否从今往后,每一次当你遥望着飞船与空间站进行对接,也会想到:那既是一次缓慢的靠近和停泊,也是一次高速的飞行和探索。而在那深空的背景,又还有着怎样的奥妙等待着我们去揭开呢?

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