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惯性力

2017-12-06 10:09 来源:网络 作者:网络

惯性力
guanxingli惯性力inertial force 非惯性参照系(见惯性参照系)中的物体受到的一种力。这种力是由于非惯性参照系相对惯性参照系运动的加速度而引起的。在平动的非惯性参照系中,作用在质量为的质点上的惯性力为F=-,是非惯性参照系的平动加速度。可见惯性力F 的方向与加速度[kg2]的方向相反人坐在突然开动或刹车的汽车中,会感到一种后仰或前俯的推力作用,此力的方向与汽车的加速度方向相反,这就是由于汽车作加速度减速运动而引起的惯性力。离心力在转动参照系中物体(或质点)受到的一种惯性力。此力为:[440-01]n,式中是质点的质量,n是质点的向心加速度,为质点到转轴的距离,为转动角速度,n为法向单位矢量。此力方向是离转轴中心沿径向向外,即去法向单位矢量反向,称为离心力。离心力是I.牛顿在研究天体运动和C.惠更斯研究摆的运动时先后独立发现的。在地面上用线悬挂的静止物体除受地心引力外,还受到地球自转引起的离心力。物体的重力(视重)实际上是这两种力的合力。因此严格地讲,悬挂线并非绝对铅垂,而有微小偏离,只是因地球自转角速度很小,[440-02],使得这种偏离不易察觉到。失重与超重在沿铅垂线运动的升降机中,由于升降机有向上或向下的加速度,在升降机中的物体都受到铅垂方向的惯性力。如升降机的加速度向下,物体受到的惯性力向上,在升降机中所称得物体的重量(视重)W是其原有重量W=与惯性力F=-的和,即W=W-,若升降机以重力加速度向下降,=,W=0,这时在升降机中所有物体呈现失重状态。反之,如升降机具有向上加速度,则升降机内所有物体呈现超重状态。当人造卫星围绕地球沿圆轨道飞行时,以卫星舱为参照系,则舱内的物体的离心力与重力平衡,舱内的所有物体呈现失重状态。当火箭发射时,卫星舱具有很大的向上加速度,宇航员身上要经受很大的向下惯性力,这种现象便是超重。火箭发射时宇航员虽穿上特殊服装,仍要仰卧,以避免由于惯性力太大而引起胸部失血。牵连惯性力与科里奥利力在非惯性参照系中牛顿第二定律并不成立。为了要使牛顿第二定律适用于此参照系,就必须加以修正,即除了原有力F外,在质点上还必须加上牵连惯性力F=-,和科里奥利力F=-。式中[kg2]是质点的质量,是质点的牵连加速度,是质点的科里奥利加速度(见加速度)。若质点相对于非惯性参照系的加速度为,则在此参照系中牛顿第二定律应修改成如下形式:[440-05]在一般情况下,牵连惯性力F和科里奥利力F都不服从牛顿第三定律,换句话说,找不到此两种力的施力物体。因此,有人称这两种力为“虚拟力”。他们认为两种力是由于将牛顿第二定律应用于非惯性参照系中而引出的两个修正项,在惯性参照系中并不存在,因此是假想的。但是,在非惯性参照系中这种力是可以用测力器测量出来,人们也能感受到或观察到它的作用效果。严格说固连在地球上的参照系并非惯性参照系,因此,地面上的物体都受到惯性力的作用。前面所说的离心力是一种牵连惯性力。如物体相对地球有相对速度,只要这个相对速度不与地球自转轴平行,物体上就会受到科里奥利力的作用。例如,北半球沿经线从北向南流的河流中,水流(如中国黄河河套地区水流)就受到从东指向西方的科里奥利力,引起河床西岸的冲刷(见图[河床西岸冲刷示意图])。大气气流也因受这种惯性力的影响而形成大气环流。又如从很高处自由降落的重物落地时要发生向东的偏离;远程火箭的轨道当它向上运动时要偏西,向东水平飞行时偏向上,向西飞行时要偏向下,当它落下时要偏向东等,这些都是科里奥利力作用的结果。

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