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1 # 艾淑華33
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2 # 科幻船塢
一個三十公里直徑的齒輪,半徑是15公里,加速到3000轉,首先你沒有說明3000轉是每分鐘還是每小時,每小時肯定不行,估計你假設的應該是分鐘,那麼姑且按照每分鐘3000轉來算,它的齒輪邊緣線速度能夠達到光速嗎?
V(線速度)=2πrn=2*π*15000*50=4712389m/s,摺合4712.4km/s,這個速度與光速的三十萬公里每秒相差甚遠,所以它的最外層還沒有達到光速。
如果題主想說的是每秒鐘3000轉的話,那麼得到的結果就是282743339m/s,摺合成就是282743km/s,距離光速的300000km/s還是差那麼一些。
所以無論你怎麼轉,都還沒有達到光速。
如果這樣單純的計算肯定不能滿足題主的意願,題主是想問,如果我轉的足夠快,每秒鐘1萬轉,那麼邊緣的速度肯定超光速了啊,題主可能想借此來反對光速不可逾越的定律。
但事實這樣能行嗎?
如果想要完成題主的構想,需要假設如下條件:
你有足夠的能量可以完成這樣的加速過程、你能夠找到如此結實的齒輪,但事實是,這兩個條件你無論如何都滿足不了,因此,你的這個思想實驗不存在於現實中,對於現實是沒有意義的。
它不能夠作為質疑科學理論的依據,即便它在你的腦海中設想是超光速的,但也沒有任何的意義,因為它純粹的就只是空想罷了。
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3 # 科學黑洞
輪類繞圓心做圓周運動,轉速指得是單位時間內沿圓周繞圓心轉過的圈數,通常用符號n表示,轉速的國際單位是其國際rps (轉/秒)或 rpm (轉/分)。
那麼如果這個問題更嚴謹一點說直徑30公里的輪子,轉速n=3000rps,我們來計算一下輪子最外圍的線速度:
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4 # 碧伶居士
沒給單位時間啊?是一年3000轉嗎?一年3000轉都是快的,大約合每天8轉,三十公里直徑,一百來公里的周長,假設一輛汽車沿著圓周跑圈,一天8圈二十四小時的跑,相當於三個小時一圈,平均三十多邁的速度,看著不算快,可是如果汽車停著,而是路面旋轉,把北京市五環內這麼大面積的盤子轉成這個速度得需要多大的動力,何況這離你那個達到光速的目標還相去甚遠。想都不要想啦。
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5 # 星辰大海路上的種花家
一個三十公里直徑的輪,加速到3000轉,它的速度能達到光速嗎?
一、足夠大的輪子是多大?足夠快的轉速是多快?
三十千米,每秒三千轉,聽上去好像不難實現哈,那麼來計算下這個邊緣的線速度超過光速了嗎?
v=πdn=π×30×3000=282743.34千米/秒
即:28.27萬千米/秒
看起來這並沒有超過光速,因為光速為:299792.458千米/秒,還差那麼一點,不過只要再加幾轉就可以了嘛!
n=3180.9轉/秒
這個速度下就已經超過光速了,那麼事實能超過光速嗎?
二、阻止物體運動速度超過光速的幾個因素
暫時先不考慮各種機構難度,僅從理論上來做個簡單分析
1、高速轉動的“離心力”會導致結構崩潰
我們能在現實世界中找到的的材料都是原子組成的,中間結合的就是電磁力,當轉速無限加大時首先邊緣處會受到“離心力”的困擾,當“離心力”超過物體結構強度極限時,這個轉盤的結構就會崩潰,從圓盤的分裂的切線方向帶著線速度的動能撞擊一切碰到的物體!當然我們也可以選擇理想的剛體來製造這個圓盤,因為從理論上來看,剛體可以避免這個狀況的發生,但卻會有另一個強大的攔路華阻礙在我們面前!
2、質增效應會導致結構根本無法在繼續加速
質增效應並不只是停留在公式中而已,在加速器中司空見慣!為什麼我們沒法在現實中簡單的測量出質增效應?只是因為我們的速度實在不足以達到測量裝置的精度,因此質增效應儘管經常聽說,卻難以在生活中體現!
而事實上整個結構重量、承載機構以及變速與扭矩輸出機構等都是一個不可能完成的任務,但這就像永動機一樣,似乎會考慮各種方式來突破能量守恆定律,不過很明顯這一切歐式徒勞的!
不過如果像《石油咽喉保衛戰》中的中嶽島號,利用大直徑的飛輪蓄能+電磁彈射來發射炮彈或者導彈,這倒確實可以考慮一下,低成本的全球打擊武器,你值得擁有!
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6 # 宇宙探索
首先,如果按照問題中的描述,即使每秒能達到3000轉,純數學上的計算也達不到光速(計算並不難)。但我想問題想表達的應該是:一個直徑很大的輪子,轉動速度非常快,輪子邊緣的速度能達到光速嗎?
純數學分析,肯定可以達到,只要直徑足夠大,速度足夠快,就可以輕鬆達到。比如直徑一光年的輪子,每秒轉動一圈,就遠超光速了。但問題是,數學只是人們了解世界的工具而已,數學並不等同於現實和物理,數學上成立的,現實中可能就不成立。
而問題中的假設其實與“讓一個物體一直加速,最終能否達到光速?”這種問題本質上是一樣的。如果你真的能讓物體一直加速,當然能達到光速,但問題是你能做得到嗎?
相對論表明,速度越大,相對品質就越大,對於輪子邊緣部分來說,隨著速度越來越高,當接近光速時,質增效應就會越來越明顯,意味著需要更大的力才能讓其繼續加速,要想達到光速,需要無窮多的能量才可以做到,這顯然是不可能的。
同時,輪子速度越來越快,離心力也越來越大,當分子之間的作用力不足以抵消輪子邊緣的離心力時,輪子就會分崩離析。
所以,莫要用各種不現實的假設試圖推翻相對論中的“光速限制”。事實上,相對論本身就是建立在“光速不變原理”基礎上的,包括時間膨脹,尺縮效應,質增效應等都可以通過這個原理推匯出來。我們沒必要質疑相對論,如果非要質疑,也應該質疑“光速不變原理”,這個原理本身也時一個假設,你完全可以不相信這個假設,自己做出其他的假設,前提是如何讓別人相信你!
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7 # 刁博
如果直接用數學計算,轉盤的轉速增大到一定程度就能夠使邊緣上點的線速度達到光速。然而,物理規律決定了這種情況永遠不可能發生。
轉盤是由原子、分子等組成的,原子分子間依靠分子力結合在一起。轉盤轉動時,轉盤上的物質做圓周運動需要的向心力就是由分子力來提供,轉盤的轉速增大所需的向心力也會增大。如果分子力不足以提供向心力,轉盤就會分崩離析。
如果用理想的材料絕對剛體來製作這種轉盤呢?這時候雖然轉盤不會瓦解,但同樣邊緣上點的線速度也不會達到光速。愛因斯坦的相對論給出了品質與速度的關係,物體的品質會隨速度的增大而增大,當速度趨近於光速時物體的品質會趨近於無窮大。圓盤轉速非常高時,圓盤的品質就會非常大,如果圓盤邊緣上點的線速度達到了光速,就意味著圓盤的品質或者轉動慣量達到了無窮大。這需要為圓盤提供無窮大的能量,顯然這也是不可能做到的。
物質的運動速度不能超過光速,這是愛因斯坦的相對論給出的結論。相對論誕生100多年來,經歷了無數次的檢驗,也早已在多方面有所應用。在宇宙中有很多大小天體,體積大的天體相對於一個大的轉盤,體積小的天體相對於小的轉盤。通過觀察可以發現,不論是大的天體還是小的天體,它們轉動時邊緣上點的線速度都沒有超過光速。如果真的發現了物質的運動速度超過了光速,那麼相對論就要改寫了。
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8 # 凌戰天
中子星,材料才夠硬。那個星球表面就可能滿足這種條件。因為,網上說,那種星球自轉非常高,也許這種星球表面就能看到,能不能超光速。
也許,中子星表面那層會有複雜的時、空,扭曲現象。只要時空扭曲,光速仍會恆定吧。
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本題的意義很好。因為速度的問題引起了材料的追求。但我想,不可能有這樣的材料扛得住這樣氣流的撕扯。。除非用場的護盾方法(對於這種護盾,我也是大膽猜想)。但願能有場的護盾。謬論多多,敬請網友們批駁!