浅谈惯性力.docx
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惯性力最新认识2013在《既是惯性系又是非惯性系的参考系》中我们说到,描述地球运动的时候,太阳是一个很好的惯性系。
在太阳看来,地球受力变速运动,地球就是一个非惯性系。
在地球看来,不受力(相对于太阳说的)由于惯性与太阳保持静止的物体,受到一个惯性力。
而描述月球的时候,地球却成为一个很好的惯性系。
就是说地球既可以看做是一个惯性系,也可以看做是非惯性系。
地球如此,与地球静止的物体如此。
太阳呢?也是如此。
描述行星运动的时候,太阳是一个很好的惯性系。
但在银河系看来,太阳是变速运动,在银河系看来不受外力与银河系静止或匀速直线运动的物体,在太阳看来受到一个惯性力。
此时太阳是一个非惯性系。
就是说一个物体既可以是惯性系同时也可以是非惯性系不是个别物体特有的现象。
由以上我们知道,物体或说参考系的变速运动与参考系能不能成为惯性系无关。
在《惯性系的任意选择》中我们说惯性系是任意选择的惯性系与非惯性系都是在‘所有的物体都是受力的,或说变速运动'中的选择,都是平等的。
我们可以选择任一物体作为惯性系,然后相对于惯性系变速运动的物体就是相对于惯性系来说是非惯性系的参考系。
惯性系是选择的,是任意选择的,非惯性系是相对于惯性系说的。
非惯性系本身也是惯性系。
一个参考系既是惯性系也是非惯性系,我们说它是惯性系是相对于与参考系具有相同加速度的物体说的,我们说它是非惯性系是相对于与参考系不具有相同加速度的物体说的。
从力的角度说就是,一个物体是惯性系还是非惯性系取决于我们对物体受不受力的判断,或说取决于判断物体受不受力的标准。
以上认识取决于我们对运动的认识,取决于我们在理论上定义了绝对静止【见《绝对运动的认识》】,当所有的物体都静止的时候,物体的静止就是绝对静止。
这样我们就从理论上定义了绝对静止。
所有物体都符合惯性定律,不受力的物体不存在,所有物体都处在受力的运动状态符合牛顿运动定律二。
惯性系与非惯性系是在所有的物体都是受力变速运动中的选择。
惯性力及其运用喻子宸摘要:我们都知道牛顿运动定律只适用于惯性参考系,但在如动力学的物理问题中,往往选择的是非惯性参考系。
因此为了使牛顿运动定律在形式上“仍然”可以在非惯性参考系中成立,我们引入了惯性力的概念。
惯性力与以往所学的力有很大的差别,有的物理问题运用惯性力解决是非常的简单。
另外惯性力之科里奥利力对我们生活环境的影响极为明显,本文会举例说明。
惯性力的运用不仅只局限于理论,在某些科学领域上,也有其自己显著的地位,如航天技术和一些化工方面。
关键词:惯性力非惯性参考系牛顿定律转动参考系航天技术一、惯性力及其性质牛顿定律不成立的参考系称为非惯性参考系。
地球是一个惯性参考系,因此相对于地面有加速度的参考系都称为非惯性参考系。
为了在非惯性参考系中使牛顿运动定律在形式上“仍然”成立,必须引进惯性力的概念。
那就先认识几种惯性力,看看它们与平时的力有何不同。
1.直线加速运动参考系下的惯性力相对于某一惯性参考系作加速直线运动的参考系为非惯性参考系。
设其加速度为a,则非惯性系统中任何物体都受到一个惯性力的作用,表示为即在直线加速运动参考系中,物体所受惯性力F与非惯性参考系的加速度a的方向相反,且等于物体质量m与非惯性系加速度a的乘积。
从上面惯性力的定义可知,惯性力有一个重要的特征是,它永远与物体质量成正比。
这一点与重力是一样的。
因此,重力会不会就是惯性力的一种呢?而万有引力或许就是我们没有选取正确参考系而引起的。
以一个完全封闭的电梯为例。
如果此电梯静止于地球表面,电梯内一个观察者看到一物体以加速度g自上而下运动,他认为此物体在地球重力作用下自由下落。
电梯内另一观察者认为根本没有地球,是电梯以加速度-g在运动。
因此电梯内的观察者无法断定究竟是电梯在作加速运动还是地球重力场在起作用。
如果电梯在重力场中自由下落,电梯内自由漂浮的物体,好像处于无重力场的太空一样。
爱因斯坦指出,电梯下落的落体加速度恰好抵消了该处的重力场,电梯内的观察者也无法断定电梯是处于静止还是在重力场中自由下落。
浅谈“惯性”实验教学由于“惯性”是物质(含“物体”)的三大“属性”之一(注:“属性”是“物体本身固有的性质”、不随外界条件的改变而变化的性质。
此外的两大属性是“运动”和“质量”;像“熔点”、“电阻”、“密度”和“比热容”等,都是物质的“特性”——随外界条件的改变而变化的物理量,因而不是“属性”),所以新课标对“惯性”的教学,不仅规定了最高层次“理解”的“内容标准”:如“通过观察或实验理解物体的惯性”(某版新教参在p42“教学目标”里写的是:“知道物体的惯性”,这显然是降低了新课标对惯性教学“目标要求”的)。
同时还举出了“样例”:如“坐在汽车里,体验当汽车静止、以某一速度正常行驶、速度增加(建议改为‘变快’)、速度减小(建议改为‘变慢’)、转弯等时刻的感觉”等。
为了落实新课标提出的、“科学探究是物理课程的重要内容,它应贯穿于物理教学的各个环节”的实施建议,研究惯性的实验教学是很有意义的。
现借贵刊一角简述如下浅见,期望得到同行指教。
1.做好教师演示,给出惯性概念⑴做旧教材《引言》课里的图0-2实验如图1所示:硬纸板盖严多半杯水,纸板上面放一个生鸡蛋,用手指把纸板弹开鸡蛋落水,生动而惊险;⑵用玩具“不倒翁”代替“方木块”,做旧教材图9-3所示的实验,形象而逼真;⑶举体育课和生活中的实例;……通过上述观察,学生就会知道“惯性”是:“物体具有保持运动状态不变的属性”。
2.编排学生实验,加深理解惯性⑴把作业本平放在桌面上代替小车,把金属圆柱体或废干电池横放在作业本上代替乘车的旅客,显示新课标给出的上述“样例”。
⑵在桌子边缘平放一条长纸,纸条上立放一个笔帽(我们实验室备有自动步枪的空弹壳,每年都安排此学生实验),比比看:谁能把纸条抽出来、笔帽却不倒(注:该实验的实质要涉及“动量定理”。
该实验成功率极高的做法是:一只手扯平压在笔帽下面的长纸条,另一只手食指迅速向下打击纸条的中间部位)。
⑶用锥子在橡皮中心垂直扎孔,插进一根火柴杆,让立放的火柴头跟桌面接触,用手指捻动火柴杆,使橡皮能在桌面上飞快地转动起来。
惯性和惯性力实质重新认识1.引言根据牛顿力学定律,物体在不受力时,会一直保持静止或匀速直线运动状态。
物体能够保持原来的运动状态,被认为具有惯性。
在试图改变物体的运动状态时,必须克服一个试图阻碍运动状态发生改变的力,这个试图阻碍物体改变运动状态的力被叫做惯性力。
牛顿认为,惯性是物质的固有属性。
后来马赫指出[1],所谓惯性不是物质的固有性质,惯性和惯性力是宇宙中所有其他物质对物体的引力作用所致。
这一认识被称为马赫原理,马赫的思想已被广为接受。
但是,在详细分析引力如何使变速运动的物体受到惯性力时,会遇到困难。
进一步研究认为,惯性可能是物体系统(物质系统)保持其内物体(物质粒子)运动状态的能力。
广义相对论有一个推论[2]:当一物体旁边的质量被加速时,该物体也将受到一个加速力,此力与加速度有同样的方向。
用这样一种加速机制描述惯性力,如果太阳系所在处较大范围内存在大量均匀分布的不可见物质,则定性结果与事实相符。
在非惯性系中,有时会虚拟一个力以保证牛顿力学定律的适用性,这个非惯性系中的虚拟力被叫做虚拟惯性力,有时也被叫做惯性力。
本文与这种虚拟的惯性力无关。
2.惯性力的来源以实验室内的水平旋转圆盘为例,在圆盘静止时,坐在圆盘边沿的一个人受到重力和圆盘的支撑力,此外不受其他力的作用。
在圆盘转动时此人随圆盘一齐转动,这时他有一个指向盘心的加速度,并感受到一个径向的向外的力,也就是惯性力。
为了使问题显得清楚,以下尽量考虑惯性力所有可能的来源。
(1)来自地心的引力与惯性力垂直,无需讨论。
由于这个人正在随地球绕太阳进行轨道运动,他绕盘心转动的切向速度叠加在绕日轨道速度上,会使太阳的引力效应发生变化,但即使这种变化足够大,力的方向也只能在日地连线方向。
因为惯性力是各向同性的,因此这种引力效应的变化不会是此人受到惯性力的原因。
如果银河系没有自引收缩和膨胀,同样的分析也适用于来自银心的引力。
如果我们所在的任何层次的天体系统正在自引收缩或膨胀,对收缩或膨胀也可以归结为力的作用,类似的分析也适用于导致收缩或膨胀的力。
关于惯性力的若干问题:1.惯性力是在非惯性系中存在的一种力,它没有施力物体,但是作用效果与真实力没有区别。
它等于质量乘以非惯性系的加速度的负值。
2.没有非惯性力的说法。
3.做受力分析,先分析真实力,再分析惯性力,区分的标志是“施力物体”是否存在。
4.与地球自转(近似认为地球是匀速自转)相关的惯性力有2种,惯性离心力和科里奥利力。
5.对惯性离心力,它是地球上的观察者在考虑到地球的自转后,任何地球上的物体都受到的一种惯性力。
它的矢量表达为:以地面为参考系(注意不是以地心为参考系)。
如图所示,对通过一个绳子悬挂在地面上空的一个物体,分析其受力,它受到拉力,万有引力(注意不是重力)的作用,这二个力是真实的力,因为它们有施力物体,其中拉力沿着绳子的方向向上,是在竖直方向;而万有引力是指向地心,沿着地球的半径方向。
二者并不重合。
显然在地面的人看来,此时物体静止,必须存在一个惯性力加入以达到平衡状态。
这个惯性力就是图中红色箭头表示的惯性离心力。
从我们对重量的感知方式可以知道,绳子受到的拉力被我们理解为与重力是一对平衡力,所以物体的万有引力和惯性离心力的合力是重力。
这就是重力的本质,即重力是在非惯性系下存在的一种混合力。
其含有假想的惯性力成分。
如果在太空中看这个物体,或者在地轴上看这个物体,则看到这个物体的受力如何呢?拉力万有引力如图所示:由于此时所在的参考系是惯性系,因此没有惯性力,我们看到物体受到万有引力和拉力的作用,这时候在我们眼里,物体不再是静止的,是做匀速圆周运动,而拉力和万有引力的合力刚好提供向心力。
所以说:物体的万有引力和拉力的合力充当向心力有很多人一直在说“万有引力是重力和向心力的合力”这是极其错误的,重力和向心力不可能同时存在。
向心力不是一种单独性质的力,不能作为受力分析的对象。
6.对科里奥利力,它是地球上任何运动的物体可能受到的一种惯性力。
它的矢量表达为:。
所以可以看出,它的方向一般在北半球沿着前进方向的右边(公园前地铁门的方向),南半球则沿着前进方向的左边。
惯性力(正确与否需要斟酌)惯性力和离心力一样,是没有施力物体的,所以从力的要素来看,是不存在这样的力的。
那么为什么要有这样一个概念呢?简单一点讲是为了满足牛顿运动定律在非惯性系中的数学表达形式不变而引入的。
所谓非惯性系,简单一点将就是做变速运动的参考系。
所以说到底,所谓惯性力和离心力就是在一个加速运动的参考系中观察到的物体惯性的表达形式,是为了计算方便而人为引入的一个概念。
惯性力是假想的力。
是为了在非惯性体系中使牛顿力学成立而设想存在的。
另外,真实存在的力有反作用力,而惯性力没有反作用力。
它只是一种表现形式,就如同做圆周运动的物体体现出的向心力或离心力一样。
惯性力是假想力,在非惯性体系中如果要使牛顿力学成立,就必须加入惯性力,否则无法应用牛顿力学解决非惯性系问题。
其次,惯性力没有施力的物体,不满足力的条件,因此惯性力不是真实力。
物理系的《理论力学》中有专门一章讲非惯性系,可以查看是不存在的! 牛顿运动定律只对惯性系成立,对非惯性系不成立.但在实际问题中常常需要在非惯性系中观察和处理力学问题.为了能在非惯性系中沿用牛顿运动定律的形式,从而引进惯性力这一概念. 惯性力可以分成两种情况: 1,平移加速参考系中的惯性力如果有一相对地面以加速度为a做直线运动的车厢,车厢地板上放有质量为m的小球,设小球所受的和外力为F,相对车厢的加速度为a',以车厢为参考系,显然牛顿运动定律不成立.即F=ma'不成立若以地面为参考系,可得F=ma对地式中,a对地是小球相对地面的加速度.由运动的相对性可知 a对地=a+a' 将此式带入上式,有 F=m(a+a')=ma+ma' 则有 F+(-ma)=ma' 故此时,引入Fo=-ma,称为惯性力,则F+Fo=ma' 此即为在非惯性系中使用的牛顿第二定律的表达形式. 由此,在非惯性系中应用牛顿第二定律时,除了真正的和外力外,还必须引入惯性力Fo=-ma,它的方向与非惯性系相对惯性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等于被研究物体的质量乘以a 惯性力不是来自物体之间的相互作用,所以,惯性力无施力物体,也没有反作用力,它只是物体的惯性在非惯性系中的表现. 2.匀角速转动参考系中的惯性力---惯性离心力这个力可以看成是与提供物体做匀速圆周运动的向心力平衡的一个力,很好理解.在此不做详细阐述.。
漫谈惯性摘要: 对经典力学范围内现行的惯性观提出了不同的看法,认为对于惯性要区分:个别研究对象的性质与存在的性质;保持某种状态的性质与改变某种状态的性质;物理学规律的动力学特性与审美性。
关键词: 惯性;存在;时间;空间。
惯性是经典力学中的一个基本概念,同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念,并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题(1)。
可是,尽管经典力学经过了漫长的发展时期,大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性(2),本文试从几个方面对惯性进行了讨论,望引起大家的共识。
一、惯性的意义大家知道,惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质(3)。
一个物体,只要不受外力作用,原来静止的就会一直静止下去,而原来运动的则会一直作匀速直线运动。
这里的问题在于:惯性是否是物体的性质?依据牛顿第一运动定律,任何物体均具有惯性。
因而,看来惯性不是被研究物体的性质,因为这一性质是一切物体所具有的,也就是说它与物体的个别特征无关。
因而,惯性只能是存在的一个特征,是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。
换一句话说,它是存在于物体周围的一种条件,一种约束。
二十世纪初,德国数学家诺特尔(4)证明了:空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。
事实上,物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。
因而它与个别的特殊研究对象无关。
惯性不是个别存在物的性质,个别存在物只是惯性的显现者,惯性的本质与个别存在物的特性无关。
从而我们就不能用反映个别存在物性质的量(例如质量)来测度惯性。
因为惯性作为存在的一种显现,并无大小可言,它只是存在之状态的表达。
二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由:质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。
这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。
而事实上物体运动状态是否变化,物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。
惯性力对物体运动的影响惯性力是指由于物体自身惯性而产生的一种力,它对物体运动具有显著的影响。
本文将详细探讨惯性力对物体运动的影响,并通过具体实例来进一步说明。
一、惯性力的定义和原理惯性力是由于物体自身的惯性而产生的一种力。
根据牛顿第一定律,物体在不受外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
当物体发生加速度时,它相对于某一参考系会产生一个向相反方向的力,这个力即为惯性力。
二、离心力与向心力1. 离心力对物体运动的影响离心力是物体在旋转轨道上由于惯性而产生的离心效应所产生的力。
当物体在圆周运动时,离心力的作用会使得物体远离中心,产生离心效应。
离心力的大小与物体的质量、速度以及距离中心的距离有关。
离心力对物体运动的主要影响是改变物体的运动方向和路径,使物体保持在弯曲的轨道上运动。
2. 向心力对物体运动的影响向心力是物体在旋转轨道上向相反方向产生的力。
当物体在圆周运动时,向心力的作用会使得物体向中心靠拢,保持在固定的轨道上运动。
向心力的大小与物体质量、速度以及轨道半径有关。
向心力对物体运动的主要影响是使物体保持在规定的轨道上运动,而不会从轨道上飞出。
三、科里奥利力和福氏力1. 科里奥利力对物体运动的影响科里奥利力是一种由物体自身旋转产生的力,它会使物体的运动轨迹发生变化。
当物体在旋转的参考系中运动时,科里奥利力会使物体产生一个垂直于速度和旋转轴的力,从而改变物体运动的方向。
科里奥利力对物体运动的影响是使物体偏离预期的轨迹,并且在不同的旋转参考系中产生不同的效果。
2. 福氏力对物体运动的影响福氏力是一种由物体在地球自转过程中所产生的力。
它是垂直于运动物体速度和地球自转轴的力。
福氏力对物体运动的主要影响是使得物体在赤道上偏离直线运动,并且对物体运动的方向和轨迹产生改变。
四、实例分析以汽车转弯为例,当汽车转弯时,轮胎对地面的摩擦力会产生一个向中心的向心力,使得汽车保持在弯曲的轨道上行驶。
同时,惯性力也发挥作用,使得乘客有向外侧倾斜的感觉,这就是离心力的作用。
浅谈初中“惯性〞的学习:1003-2851〔2022〕-03-0167-01惯性原理是伽利略在1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》书中发表的,它是作为捍卫日心说的基本论点而提出来的。
而被现代社会所普遍认知的惯性原理,来自于牛顿的《自然哲学的数学原理》定义如下:惯性定律就是牛顿第肯定律。
一切物体都将始终处于静止或者匀速直线运动状态,直到出现施加其上的力转变它的运动状态为止。
牛顿的惯性原理是经典物理学的基础之一,并且对惯性原理的理解也随着现代物理学的进展而出现了转变。
然而惯性作为九年级物理中的一个特别重要的学问点,对把握牛顿第肯定律以及为今后力学的学习打下良好的基础,然它同时又是学生学习的一个难点。
因此给学生的学习造成了诸多困难。
作为一名初中物理教师,经过多年的教学工作总结,我就学生如何学好惯性这一物理概念简洁谈谈一些自己的看法。
首先,要理解惯性的概念,只有深入的理解了概念,才能娴熟的运用。
惯性是物体的固有属性,不管宏大物体,还是微小粒子,不管固体、液体、气体,不管静止物体,还是运动物体,不管物体在地球上,还是在月球上。
一切物体在任何时刻,任何状况下都具有惯性。
这一点应讲深讲透,教师应抓住概念中的关键字“一切物体都有的性质〞,反复讲授,引导学生商量,理解概念本身含义。
教师应在以下方面讲清其内涵。
惯性是物体的固有属性,既然是固有性质,就不能说物体处于匀速直线运动状态或静止状态时有惯性,而运动状态转变或所受合外力不为零时就没有惯性,也不能说惯性仅在物体处于匀速直线运动状态或静止状态时起作用,而“在物体运动状态转变或所受合外力不为零时不起作用〞。
再结合行驶中的汽车或火车,由于惯性,不能马上停止,即使紧急刹车,也要向前运动一段距离才能停下来〞这一实例,指出对运动物体即使加上很大的阻力,要使它停下来仍需一段时间,正是运动物体要保持匀速直线运动状态(因此力图抵抗速度减小)的性质表现;再以汽车出发时即使加大油门使牵引力很大,也不行能马上开得很快为例说明对静止物体即使加上很大的推动力,要使它到达某一速度仍需一段时间也正是静止的物体要保持静止状态(因此力图抵抗速度增大)的性质表现。
生活中的惯性力和科里奥利力及后者在自然界中的效应摘要:本文主要通过举例介绍了惯性力和科里奥利力的概念,并且列举了自然界中科里奥利力的效应。
关键词:非惯性系、惯性力、科里奥利力、转动系、科氏力学现象。
一、引言我们熟知的牛顿力学的基本定律,只在惯性系中成立。
然而,宇宙中并不存在严格意义上的惯性系,所以在实际问题我们不得不和非惯性系打交道。
例如,地球上加速运动的汽车、游乐场的旋转木马,还有我们自转着的地球都不是惯性系。
在非惯性系中,通过引入惯性力这样的概念,就能使得牛顿运动定律也能在非惯性系中得到利用。
而后讲到的科里奥利力,则是惯性力在转动系中的特殊情况。
二、惯性力惯性力是指当物体加速时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。
因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。
例如,在生活中,我们坐公交车时经常会有司机突然急刹车的经历,这个时候我们往往会向前倾。
我们仔细想一想会发现,刹车的这个时候,作为乘客的我们是没有受到一个使我们身体前倾的这样一个力的,这仅仅是惯性在不同参考系下的表现而已。
由于公交车刹车时相对地面有向后的加速度,如果以公交车为参考系的话,那么我们乘客就有向前的加速度了,记为a*。
进而我们就受到一个向前的力F*=m x a*(其中m为我们的质量)。
这个F*实际上是不存在的,也就是我们所讲到的惯性力(或者假想力)。
这样看来,在公交车这个非惯性下,只要引入了这个惯性力,我们就依旧能利用牛顿运动定律来解决一些问题了。
三、科里奥利力惯性力有很多特殊情况。
像如果在转动的参照系中引入的话,如果物体相对于匀速转动的参照系静止,我们就会得到惯性离心力;而若物体相对于匀速转动的参考系有相对运动的,那么就有一种附加的力出现,也就是科里奥利力。
如图,假设在A点设一个质量为m的小球(AB方向上有一个光滑槽)。
惯性力编辑惯性力是指当物体有加速度时,物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,而此时若以该物体为参考系,并在该参考系上建立坐标系,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向,因此称之为惯性力。
1简介▪定义▪惯性力的一种解释▪基本介绍2其他相关▪推导公式▪惯性力的等价描述▪惯性力用途1简介编辑定义惯性力是指:当物体有加速度时(可以是加速阶段,也可以是减速阶段)时,物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,而此时若以该物体为参考系,并在该参考系上建立坐标系,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内发生位移,因此称之为惯性力。
因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。
它概念的提出是因为在非惯性系中,牛顿运动定律并不适用。
但是为了思维上的方便,可以假象在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。
例如,当公车刹车时,车上的人因为惯性而向前倾,在车上的人看来仿佛有一股力量将他们向前推,即为惯性力。
然而只有作用在公车的刹车以及轮胎上的摩擦力使公车减速,实际上并不存在将乘客往前推的力,这只是惯性在不同参照系下的表现。
惯性力的一种解释我们通常虽然也说运动是一种相对运动,是相对于参考系说的,但我们认为运动是一个物体的性质,一个物体由于惯性保持速度不变。
外力可以改变这种运动状态。
但我们通常指的运动其实是两个物体的运动差。
我们用运动差表示一个物体的速度。
用参考系与物体的运动差表示为物体的速度或其他。
或说用物体的速度表示两个物体的运动差。
这样两个物体运动差的改变就变成一个物体的运动状态改变。
运动差的改变与力有关。
力是物体运动状态发生改变的原因,两物体的运动差发生改变,必有力作用在其中至少一个物体上。
[1]当受力物体作为参考系的时候,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在另一物体上,因此称之为惯性力。
本科毕业论文二〇一五年二月浅谈对惯性的认识摘要本文从不同的历史时期阐述了对惯性概念的认识,又从经典力学和相对论力学两个不同的物理观念出发,对惯性这一理学中最基本的概念进行了不同的阐述,使我们在经典力学中认为惯性是物体自身不变的属性,到相对论力学的惯性的可变和它与引力质量的等效性,使我们把原来认为是不同的事物,找到了它们之间的内在联系,并且本文还对惯性技术的应用进行的探讨,使我们能够理解惯性在生活中的存在意义,是我们对惯性有了更全面而深刻的认识。
关键词:惯性、惯性定律、惯性技术、经典力学、相对论力学AbstractThis article from the different historical period, this paper expounds the understanding of concept of inertia, and from classical mechanics and relativity mechanics two different physics concepts, the inertial learn in the way different elaborated the basic concept, make us think of inertia in classical mechanics is the attribute of the object itself unchanged, to the theory of relativity mechanics inertia variable and its equivalence with gravitational mass, making originally considered different things, find the inner link between them, and this paper also discusses on the application of inertial technology enables us to understand inertia in the meaning of life existence, is we to a more comprehensive and profound understanding of inertiaKeywords:inertia, the law of inertia, inertial technology, classical mechanics, mechan目录引言 (1)1 对惯性概念的认识 (1)1.1 惯性的概念 (1)1.2惯性定律的形成和发展 (2)1.3牛顿的研究 (3)2 经典力学对惯性的认识 (4)2.1惯性是物体固有的基本属性 (4)2.2惯性与物体运动状态变化的难易程度无关 (4)2.3惯性定律与牛顿第二定律的关系 (7)2.4惯性与具体物体的质量无关 (8)2.5惯性的大小是以惯性质量来量度的 (9)3 相对论力学对惯性的认识 (9)3.1 惯性与能量的关系 (9)3.2 广义相对论认为惯性力与引力等效 (10)4惯性技术的应用 (11)4.1惯性技术简介 (11)4.2惯性技术的应用领域 (12)4.3我国惯性技术现状 (13)5小结 (13)参考文献: (14)引言惯性是物理学中最基本的概念之一,也是学习物理学最早遇到的概念之一。
惯性力和惯性的大小论文众所周知,物理学中有惯性的概念,惯性力的概念;而且惯性是有大小的,惯性力是不存在的。
笔者在长期的教学研究中发现,认为惯性有大小是不合理的,惯性力也未必是一种假想的力,它很可能是一种客观存在。
博士论文,惯性。
惯性1.1惯性力的原始概念大家知道:牛顿定律只适用于惯性系而不适用于非惯性系。
例如在由静止加速前进的火车上,受合力为零的小球会相对于火车向后加速运动。
为了使牛顿运动定律在火车中同样成立,需要引入惯性力的概念,所引入的惯性力大小,其方向与火车的加速度方向反向。
这样就有牛顿第二定律得以成立。
也就是说:相对于地面(我们认为是惯性系)有加速度的参照系是非惯性系,非惯性系中牛顿运动定律不成立,欲使牛顿运动定律成立,需要引入惯性力。
正是在这些问题中,我们认识了什么是惯性力。
然而本文所要定义的惯性力与上述惯性力的概念是完全不同的。
1.2惯性力的新定义我始终有这样一个猜想:“所有物质组成的宇宙具有这样的一种性质,它可以允许任何物体对其保持原有的运动状态,而不允许任何物体对其有加速度;如果物体对宇宙有加速度,物体就会受到宇宙对它的一种约束力,这种力就是我所定义的惯性力。
即惯性力是宇宙对物体的一种约束力,它并不是假想的力,是一种真实作用力。
”[需要说明的是,我这里所说的惯性力只是真正的惯性力在我们所能看到的参考系中的分力,而真正的属性力我们是无法知道的,因为我们不可能知道绝对的加速度。
以上这段文字在英语稿中没有]惯性力的施力物体是宇宙,就好象重力的施力物体是地球一样。
宇宙中的一切物体只要对宇宙有加速度,就一定受到惯性力。
惯性力的大小与其相对于惯性系的加速度成正比,与相对于惯性系的加速度的方向相反。
如果物体的质量为m,对惯性系的加速度为a,则惯性力的大小为f=ma。
显然惯性力是非平衡状态下才受到的一种力。
关于惯性力的产生机理,我猜想应该类似于变化的电场产生磁场。
当然这仅仅是一种猜想,有待于实验的验证。
物体受到惯性力加速下落直到与加速系接触,此时仍受到惯性力。
‘假如这里脱离了任何天体的引力,飞船在靠惯性飞行。
那么飞船里的人和一切物体都处
于‘失重’状态,可以飘在空中,从手里松开的任何东西也不会往下落。
如果飞船又开动了
火箭,以一定的加速度向前飞行,那么飞船里的人又感到有了‘重量’,原来在空中漂浮的东
西又纷纷加速下落的情形。
’这说的是物体受到惯性力加速下落的情形。
‘如果把飞船看作加速系统,那么这个力的大小等于地板使人做加速运动的力,因而
力的大小反映了人的惯性质量。
’这说的是物体受到惯性力与加速系接触的情形。
如果把飞船看作加速系统,那么人对飞船地板的压力的大小等于地板使人做加速运动的
力,因而力的大小反映了人的惯性质量。
如果把飞船看作加速系统,人对地板的压力可以看作是人在加速系中受到惯性力产生的。
质量大的物体受到的惯性力大,质量小的物体受到的惯性力小。
加速度不同时,受到的惯性力不同。
此种情形是否可以当做施力与受力情形分析呢?
在施力物体看来,受力物体具有惯性,当运动状态发生改变时,受力物体需要力。
当施力物体与受力物体相接触受力物体产生加速度时(例如,施力物体飞船,受力物体飞船里的人),从惯性力的角度分析,受力物体受到惯性力,质量大的物体(受到)惯性力大,质量小的物体惯性力小,因惯性力而产生的对施力物体的力也就(大或)小,在施力物体看来,改变受力物体运动状态时,产生相同的加速度,质量大的物体(受力物体)需要的力大,质量小的物体需要的力小。
质量大的物体惯性大,受到的惯性力也大,质量小的物体惯性小,受到的惯性力也小。
物体受到的力f=ma, 物体受到的惯性力f=-ma. 受到的力与惯性力方向相反数值相等。
人在飞船中,人对飞船地板的压力与飞船地板对人的支持力是一对作用力与反作用力。
对地板的压力可以看作是人受到惯性力产生的。
把飞船看作施力物体,飞船地板对人的支持
力可以看作飞船施的力。
惯性力与支持力合力为零。
什么是惯性力?我们是如何定义惯性力的?
物体由于具有惯性,受到外力时会产生一个反作用力。
惯性力也使物体产生加速度,当物体与参照系接触时,由于受到惯性力而对参照系产生压
力时,此物体才会有受力的感觉。
惯性力与惯性力能相互抵消吗?相对于加速系加速运动的参照系,加速度能相互相加或相减吗?受力与加速系产生相同加速度的物体,在加速系看来处于什么状态?
我们知道,在车厢里的桌面上放一个小球(火车匀速直线运动)。
相对于车厢参照系来说,小球保持静止。
小球所受合外力为零,现在设想车厢开始向右做加速运动,在车厢里观测,小球将向左做加速运动,而小球并没有受到其他物体的作用力。
那么在火车看来相对于
车厢做加速运动的参照系里,小球做什么运动?如果加速度相同,方向相反加速度是否相互
抵消?惯性力是否相互抵消?
自由落体系中,物体实实在在受到引力了,不过在自由落体系看来,物体不受力,对外(对参照系)不产生力。
物体上(物体内部)确实受到引力的吸引。
---- 算是力的相对性吧(原来的提问是在自由落体系中,物体受到引力,但在自由落体系看来,物体不受任何力,物体具有惯性。
那么物体到底受没受力呢?一个受力的物体怎么变成一个不受力的物体呢?)
物体不受力。
物体不由于力是物体对物体相互作用,物体对外对其他物体不产生力时,受
力时,物体具有保持静止或匀速直线运动的性质。
在自由落体系中,物体受到了引力,不过在自由落体系看来,物体对其他物体对参照系没有力
的作用,物体本身是不受力的,所以物体处于惯性状态,物体具有保持静止或匀速直线运动的
性质。
惯性力,物体受到惯性力时,物体本身并不受力,而在参照系看来,物体具有受到力的性质。
(具有加速度)
在广义相对性原理独特视角中我们说过:一个不受引力作用的加速系统跟一个受引力作用
的惯性系统等效
在引力场中自由降落的参考系中就消除了引力,在这个自由落体系中,惯性定律很好地成立,一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态,这一参考系实在是很好的惯性系。
(自由落体系属于非惯性系一种)
结论
物体做加速运动时,我们无法判定物体是在非惯性系中(加速系中)或是在惯性系中。
物体具有惯性时,我们无法判定物体是在非惯性系中或是在惯性系中。
我们无法用任何实验判定
物体是在惯性系中或是在非惯性系中。
摘要物体受力在做加速运动的现象与物体处于静止或匀速直线运动状态受到惯性力的
现象(或者说参照系受到力看到不受力的物体做加速运动的现象)是等效的。
(没有接触任何物体时
的物体加速度。
)
惯性力与力能互相抵消。
当非惯性系中,惯性力与力相互抵消时,非惯性系就是一个很好
的惯性系。
例如引力场中的自由降落系。
通常我们所说的惯性系是非惯性系的一部分,当惯性力与力相互抵消时,非惯性系就是
一个惯性系,相对于惯性系做加速或减速运动的参照系就是非惯性系。
我们不知道物体是在惯性系
中受到力,或是在非惯性系中受到惯性力。