非惯性系与惯性力

非惯性系与惯性力第9期上半月

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问题争论非惯性系与惯性力

王化银1,陈茹萱2淮北第一中学,安徽省淮北市235000

在匀加速上升的升降机里,人站在测力计面底边长为,当物体从斜面顶端由静止开头下上,观看可知,测力计的示数大于人所受到的重滑究竟端时,求力。

测力计所显示的为人对测力计的压力

,1、的加速度;依据牛顿第三定律可知,测力计对人的弹力=2斜面具有多大的速度。

。

若以升降机为参考系,则人处于平衡状态。

而分析人的受力状况可知,人受到重力与测力计对人的支持力作用,但二力的合力并不为零,可见在相对于地面做匀加速运动的升降机里,牛顿运动定律不再成立。

牛顿运动定律不成立的参考系,称为非惯性分析与解

系。

牛顿运动定律成立的参考系,称为惯性系。

我1如图3所示,对于:们一般都以惯性系作为参考系来讨论物体的运

+2

=1,①动状况,有时也需讨论非惯性系中物体的运动,+2

-

=0。

②这时为了使牛顿其次定律仍旧成立,便需引入如图4所示,对于:

惯性力

的概念。

=2。

③在图1中,以升降机作为联立①②③式解得:参考系,质量为的物体静止+

1=2,④在测力计上,我们可以认为物+

体除了受到重力与测力计

2=2。

⑤对物体支持力外,还受到一+

对地的加速度个竖直向下的力惯,在这三个力共同作用下,物体保持平

=1

-2=2,+

衡。

这个惯就叫做惯性力。

+2

=1

=。

惯性力与通常意义下的

真实

的力不同,+2

它是形式上引入的

假想

力,没有施力物体。

在所以对地的加速度以加速度相对于某一惯性系做加速运动的非22=+惯性系中,全部的物体除受到

真实

的力作用,

2+22

+22

=2。

还受到惯性力惯作用,大小为,方向与非惯+

性系的加速度方向相反即,:122对于:=1。

⑥

2惯=-。

其中,负号表示惯性力的方向与非惯性系的对于:=2。

⑦加速度方向相反,为物体的质量。

联立④⑤⑥⑦式得例1

如图2所示,22

=2。

一质量为,倾角为

的++

光滑斜面,放置在光滑水例2

长分别为1和2的不行伸长的轻绳平面上,另有一质量为悬挂质量都是的1和2,如图5所示,原先它的小物体沿斜面下滑,斜们处于静止状态。

突然,连接两绳的中间小球受

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学

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讨第24卷总第275期

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2023年第9期上半月以地面为参考系时滑块的机械能不守恒徐祥宝苏州教育科学讨论院,江苏省苏州市215003

《物理教学》2023年第10期28刊登了贵州点对

系的加速度和对固定参考系的加速度沿河县民族中学冯键老师的一篇文章,文中他通相同,即

=,所以牛顿定律对及

惯性参过对一道物理题解答后提出了下列问题:考系有相同的形式,即在伽利略变换中,牛顿运依据力学相对性原理,任何力学规律在任一动定律是不变的,这种关系就叫做伽利略力学相惯性参考系内具有相同的形式。

机械能守恒定律对性原理。

由于其他一些物理力学规律都可从牛作为重要的力学规律,理应满意力学相对性原顿定律推导得出,所以这些规律适合于一切惯性理。

既然车厢和地面都是惯性系,为什么机械能系且具有相同的形式。

也即在任何惯性系中,发守恒定律在车厢参考系内成立,而在地面参考系生什么物理现象就遵循什么样的规律且规律的中不成立呢这个问题值得思索与争论。

作为同形式不变。

但不能认为在

参考系中遵循什么行,本人想谈一些肤浅的看法,盼望能起到抛砖规律,在参考系中也肯定遵循这个规律。

这是引玉的作用。

由于由于两个观看者的速度彼此不同,被观看的1

要正确理解伽利略的力学相对性原理现象将被不同惯性系中的观看者以不同的方式在彼此作匀速运动的一切参考系、

描述,在运动的惯性系中的观看者在运动着,他中,伽利略变换=

时间相等及=

+所观看到的现象,当然不同于一个静止观看者所

、=

+

、=

+

,其中、、看到的现象。

例如,在作匀速直线运动的火车车为

相对于的运动速度是恒量。

因此,当参考厢内自由下落一物体,在以火车车厢为惯性参考系

相对坐标系作匀速直线运动时,可知质系

中观看者看到的是自由落体运动现象,2到水平向右的冲击,短时间内获得水平向右的初0

2--=,2速度0,求这一瞬间连接2的绳的拉力为多少2200即2--=。

122200故2=++。

12通过这样两道例题我们可以发觉,引入惯性力以后,可以使一些动力学问题的求解变得简洁,从而给解题带来很大的便利,因此在过程中,我们应当很好地把握这种方法。

分析与解

小球1受到冲击获得初速度练如图7所示,0,由于受到上端固定在点的绳1的牵制,而一光滑细杆绕竖直轴以绕点做圆周运动,此刻的加速度竖直向上,大匀角速度

转动,细杆与2小为01。

下面的小球2此刻相对于地面的速竖直轴夹角

保持不变。

度为零,但以1为参照,2的速度为0,方向向一个相对细杆静止的小左,且绕1做圆周运动,这时2受到三个力的