1、惯性力的提出 设有一质量为m的小球,放在一小车光滑的水平面上, 平面上除小球(小球的线度远远小于小车的横向线度)之外 别无他物,即小球水平方向合外力为零。然后突然使小车向 右对地作加速运动,这时小球将如何运动呢? (1)地面上的观察者:小球将静止在原地,符合牛顿第一定律; (2)车上的观察者:小球以一4,相对于小车作加速运动; 21 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 21 1、惯性力的提出 设有一质量为m的小球,放在一小车光滑的水平面上, 平面上除小球(小球的线度远远小于小车的横向线度)之外 别无他物,即小球水平方向合外力为零。然后突然使小车向 右对地作加速运动,这时小球将如何运动呢? s a m (1)地面上的观察者:小球将静止在原地,符合牛顿第一定律; (2)车上的观察者:小球以-as 相对于小车作加速运动; as − m
注意:此时小车是非惯性系,那么小车上的观察者如何解释 呢? 我们假设车上的人熟知牛顿定律,尤其对加速度一定是由力 引起的印象至深,以致在任何场合下,他都强烈地要求保留这 一认知,于是车上的人说:小球之所以对小车有-,的加速度, 是因为受到了一个指向左方的作用力,且力的大小为-mM,;但 他同时又熟知,力是物体与物体之间的相互作用,而小球在水 平方向不受其它物体的作用, 因此,物理上把这个力命名为惯性力。 22 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 22 注意:此时小车是非惯性系,那么小车上的观察者如何解释 呢? 我们假设车上的人熟知牛顿定律,尤其对加速度一定是由力 引起的印象至深,以致在任何场合下,他都强烈地要求保留这 一认知,于是车上的人说:小球之所以对小车有 -as 的加速度, 是因为受到了一个指向左方的作用力,且力的大小为- mas;但 他同时又熟知,力是物体与物体之间的相互作用,而小球在水 平方向不受其它物体的作用, 因此,物理上把这个力命名为惯性力
2、惯性力的特点 ()惯性力不是物体间的相互作用。因此,没有反作用。 (2)惯性力的大小等于研究对象的质量m与非惯性系的加速度a, 的乘积, 而方向与4,相反,即 f'=-ma 注意式中m是研究对象的质量,即在同一非惯性系中若选 取的研究对象不同,其质量不同,则∫·不同; 另外f*与、有关,非惯性系相对于惯性系的加速度的形式 不同,则∫也不同。 后面将从三个方面加以说明。 23 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 23 (2)惯性力的大小等于研究对象的质量m与非惯性系的加速度as 的乘积,——而方向与as 相反,即 mas f = − 注意式中 m 是研究对象的质量,即在同一非惯性系中若选 取的研究对象不同,其质量不同,则 f﹡ 不同; 2、惯性力的特点 (1) 惯性力不是物体间的相互作用。因此,没有反作用。 另外 f﹡ 与 as 有关,非惯性系相对于惯性系的加速度的形式 不同,则 f﹡ 也不同。 后面将从三个方面加以说明
3、非惯性系中的运动定律的形式 设有惯性系0和非惯性系0',0'系以加速度a,相对于O系运 动,现在0系中有一质点,其质量为m,且相对于0'系以相对 加速度运动,于是质点m相对惯性系的加速度a=4,+心现 在惯性系O中运用牛顿定律得 F-ma =ma'+ma 因为我们已引入惯性力 f =-md,所以上式为 F+ =ma 这就是在非惯性系中运动定律的形式. 即:在非惯性系中运用牛顿定律时,对研究对象除了分析其 受到的真实力以外,还必须加上其受到的惯性力;而等式右边 则只考虑研究对象相对于非惯性系的相对加速度a。 24 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 24 3、 非惯性系中的运动定律的形式 设有惯性系O和非惯性系O ,O系以加速度as相对于O系运 动,现在O系中有一质点,其质量为m,且相对于O系以相对 加速度 a / 运动,于是质点m相对惯性系的加速度 a=as+a/ 现 在惯性系O中运用牛顿定律得 F ma ma mas = = + 因为我们已引入惯性力 f mas ,所以上式为 = − F + f = ma 这就是在非惯性系中运动定律的形式. 即:在非惯性系中运用牛顿定律时,对研究对象除了分析其 受到的真实力以外,还必须加上其受到的惯性力;而等式右边 则只考虑研究对象相对于非惯性系的相对加速度a /
◆作直线加速运动的非惯性系中的惯性力 1)此时的惯性力具有最简形式, 这时惯性力仅与牵连运动有关,即仅与非惯性系相对于惯 性系的加速度有关。 2)若非惯性系(即牵连运动)是恒加速运动, 惯性力将具有与重力相类似的特性,即与惯性质量正比。 25 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 25 作直线加速运动的非惯性系中的惯性力 1)此时的惯性力具有最简形式, 2)若非惯性系(即牵连运动)是恒加速运动, 这时惯性力仅与牵连运动有关,即仅与非惯性系相对于惯 性系的加速度有关。 惯性力将具有与重力相类似的特性,即与惯性质量正比