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来源:帆雨科普收集编辑:帆雨科普
这里有一枚硬币,我们把它的周长展开,然后让它水平滚过一个周长的距离,理所当然,它会旋转一圈。
现在,我们把它放在一枚直径相同的硬币上,因为直径相等,它们的周长当然也相等。
当它在另一枚硬币上滚过一圈,也就是滚过一个周长的距离时,出人意料地,它旋转了两圈。有人将这种现象称为“硬币悖论”。那么这是为什么呢?
让我们用两个齿轮来代替两枚硬币,这样可以保证它们在旋转的过程中只有纯滚动,而没有相对滑动。
这两个齿轮组成了一个行星轮系,太阳轮不动,行星轮在行星架的约束下可以绕着太阳轮公转。
首先,我们以地面为参考系,来看一下齿轮的转动情况。
齿轮共旋转了两圈。
接下来,我们以行星架为参考系。
可以看出,行星轮只转了一圈。
那么它到底转了一圈还是两圈呢?
这两个答案都对,因为我们所选的参考系不同。
总结:
硬币在平坦的路径上滚动,在两种参标系下轮子都转了一圈。
当路径有些弯曲时,我们的大脑会自动计算出一个随轮子运动的参标系,因此我们仍然认为轮子转了一圈。
而当路径弯曲很大时,我们的大脑又会以大地为参考系,于是轮子的转数就不等于滚过的路程除于周长,疑惑就这样产生了。