以下给出“公转周期和自转周期可以相同”的数学验证,虽然只是验证而非证明,但只要稍做变动亦可成为证明。
事实上,鄙人在争论一开始时,就应该给出这个验证。但由于鄙人很怕在电脑上作图,所以没有做。
第一步:

图1
红色盘是一密度均匀的圆盘(以下简称盘O),圆心为O,盘上一点C距圆心O的半径为1m。盘O或者无自转,或者匀速自转,在自转的情况下,它的自转轴一定是O。盘O可以在平面上平移。 Vo为点O在某一时刻(t0)的速度,Vc为C点在同一时刻的速度。
Vo和Vc方向相同并且平行。
问题1:
设Vo = 0 m/s, Vc = 0.628 m/s。问,此时盘O有没有自转?自转周期是多少?答:
此时盘O有自转,Vc即为C点的线速度。它的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
盘O的自转周期为 10秒。
第二步:

同图1
问题2:
设盘O向右做匀速直线运动,速度为5.652m/s,某一时刻,Vo = 5.652m/s, Vc = 6.28 m/s。问,此时盘O有没有自转?如果有,自转周期是多少?
答:
此时Vo即为盘O作匀速直线运动的速度,此时盘O有自转。它自转时,C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
第三步:

图2
把问题2推广到一般情形,某一时刻O点的速度为Vo,C点的速度为Vc。把它们分解
Vo在y轴上的速度为Voy,在x轴上的速度为Vox
Vc在y轴上的速度为Vcy,在x轴上的速度为Vcx
有以下关系:
Voy = Vcy
Vcx - Vox 是盘O自转时C点的线速度。
Voy是盘O在y轴上的移动速度,Vox是盘O在x轴上的移动速度。
若 Vcx - Vox = 0.628 ,则盘O的自转周期仍为 10s
第四步:

图3
盘O绕平面上一点O1匀速公转,半径为R(R未知,可能是2米,也可能是一光年)。已知某一时刻,Vo = 5.652 m/s,Vc = 6.28 m/s。
问题3:
此时盘O有没有自转?自转周期是多少?
答:
C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
第五步:

图3
盘O绕平面上一点O1匀速公转,半径为R(R = 9m)。已知某一时刻,Vo = 5.652 m/s,Vc = 6.28 m/s。
问题3:
此时盘O有没有自转?自转周期是多少?盘O绕O1点的公转周期是多少?
答:
C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
Vo即为盘O绕O1点公转时的线速度,由此,盘O的公转周期为:
T = 2πr / Vo = 2 * 3.14 * 9 / 5.652 = 10 s
结论:
盘O的自转周期和公转周期同为10秒,即是说,盘O公转一周,同时自转一周。并且此时,盘O总以一面对着公转圆心。
对验证的一点说明:
一、这是一个环环相扣的验证,中间的任一步不成立,则结果不成立。
二、这样做是把问题分解,以看到问题的实质。
三、欢迎指出这个验证的错误(如果有)之处,但前提是你真正看懂了。
事实上,鄙人在争论一开始时,就应该给出这个验证。但由于鄙人很怕在电脑上作图,所以没有做。
第一步:

图1
红色盘是一密度均匀的圆盘(以下简称盘O),圆心为O,盘上一点C距圆心O的半径为1m。盘O或者无自转,或者匀速自转,在自转的情况下,它的自转轴一定是O。盘O可以在平面上平移。 Vo为点O在某一时刻(t0)的速度,Vc为C点在同一时刻的速度。
Vo和Vc方向相同并且平行。
问题1:
设Vo = 0 m/s, Vc = 0.628 m/s。问,此时盘O有没有自转?自转周期是多少?答:
此时盘O有自转,Vc即为C点的线速度。它的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
盘O的自转周期为 10秒。
第二步:

同图1
问题2:
设盘O向右做匀速直线运动,速度为5.652m/s,某一时刻,Vo = 5.652m/s, Vc = 6.28 m/s。问,此时盘O有没有自转?如果有,自转周期是多少?
答:
此时Vo即为盘O作匀速直线运动的速度,此时盘O有自转。它自转时,C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
第三步:

图2
把问题2推广到一般情形,某一时刻O点的速度为Vo,C点的速度为Vc。把它们分解
Vo在y轴上的速度为Voy,在x轴上的速度为Vox
Vc在y轴上的速度为Vcy,在x轴上的速度为Vcx
有以下关系:
Voy = Vcy
Vcx - Vox 是盘O自转时C点的线速度。
Voy是盘O在y轴上的移动速度,Vox是盘O在x轴上的移动速度。
若 Vcx - Vox = 0.628 ,则盘O的自转周期仍为 10s
第四步:

图3
盘O绕平面上一点O1匀速公转,半径为R(R未知,可能是2米,也可能是一光年)。已知某一时刻,Vo = 5.652 m/s,Vc = 6.28 m/s。
问题3:
此时盘O有没有自转?自转周期是多少?
答:
C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
第五步:

图3
盘O绕平面上一点O1匀速公转,半径为R(R = 9m)。已知某一时刻,Vo = 5.652 m/s,Vc = 6.28 m/s。
问题3:
此时盘O有没有自转?自转周期是多少?盘O绕O1点的公转周期是多少?
答:
C点的线速度为Vc-Vo = 0.628m/s。由此,盘O的自转周期为:
T = 2πr / Vc = 2 * 3.14 * 1 / 0.628 = 10 s
Vo即为盘O绕O1点公转时的线速度,由此,盘O的公转周期为:
T = 2πr / Vo = 2 * 3.14 * 9 / 5.652 = 10 s
结论:
盘O的自转周期和公转周期同为10秒,即是说,盘O公转一周,同时自转一周。并且此时,盘O总以一面对着公转圆心。
对验证的一点说明:
一、这是一个环环相扣的验证,中间的任一步不成立,则结果不成立。
二、这样做是把问题分解,以看到问题的实质。
三、欢迎指出这个验证的错误(如果有)之处,但前提是你真正看懂了。