惯性不是力,为何还有惯性力?

刁博 2020-09-24 23:43:51

把石头扔出去,石头脱离手后还会继续向前运动。在亚里士多德那个时代里,人们认为石头向前运动是因为受到向前的力的原因。也就是说必须有力作用在物体上,物体才能运动。尽管那个时候人们对力还没有清晰的概念。

中世纪末期的意大利科学家伽利略通过分析自己的设计的思想实验,认为一个运动的物体如果不受到力的作用将会一直做匀速直线运动。之后牛顿在伽利略等人成就的基础上总结出牛顿第一定律:一切物体总有保持静止或匀速直线运动状态的性质,只有作用在物体上面的力才能改变物体的运动状态。

物体保持原来运动状态的性质就是惯性。抛出去的石头已经脱离了手,手不会再给石头施加力,石头能够向前运动是因为石头要保持原来的运动状态。运动的车急刹车时,车里的乘客会向前倾也是因为惯性的原因。从亚里士多德到牛顿,经历了将近两千年的时间,人类终于能够对这种简单的运动有了深刻的认识。牛顿建立起完整的力学体系后,大到天体的运动,小到苹果的落地,都要遵从牛顿的指挥。

可是牛顿运动定律也有不成立的时候,哪怕是在低速宏观世界里。举一个例子,静止的火车里有一张光滑的桌子,桌子上静止放置一物体。此时坐在火车车厢里的人会观察到桌子上的物体处在静止状态。在这个人看起来桌子上的物体会受到重力和支持力,两个力的合力为0,物体恰好处在静止状态。某一时刻火车突然加速,车厢里的人就会观察到物体在加速运动。而这个物体仍然只受到重力和支持力,两个力的合力仍然为0。合力为0的物体却在加速运动,这与牛顿运动定律相矛盾。

物体是静止还是运动与选择的参考系有关,在刚才的例子中涉及到两种参考系——惯性系和非惯性系。车厢静止时,合力为0的物体处在静止状态,此时符合牛顿运动定律,这时车厢就是一个惯性参考系。车厢加速运动时,合力为0的物体在乘客看起来是加速运动的,因为这时的车厢已不再是惯性参考系,而是非惯性参考系。牛顿运动定律只在惯性系中成立,在非惯性系中不成立。

牛顿建立起来的经典力学体系是非常好用的,人们也希望将牛顿运动定律拓展到非惯性系中,于是有了惯性力这个概念。物体在非惯性系中可以假想它受到一个惯性力,有了惯性力牛顿运动定律在非惯性系中就可以继续成立了。在刚才的例子中可以假设桌子上的物体受到一个水平方向的惯性力,有了这个惯性力物体受到的合力便不再是0,这样非惯性系中的观察者就不会对物体的运动感到困惑了。

汽车拐弯速度过大时容易发生侧滑,汽车就会从公路上甩出去。汽车甩出去了,有人说这是因为离心力过大。离心力就是转动参考系中的一种惯性力,这种力本身是不存在的,也是为了让牛顿运动定律成立假想出来的力。在转动参考系中运动还会涉及到科里奥利力这种惯性力。地球是在转动的,在地面附近高速或长距离运动时就要考虑科里奥利力的影响了。北半球右侧的河岸被冲刷得比较严重就是科里奥利力的缘故。

2 阅读:601
评论列表
  • 2020-09-25 08:59

    惯性不存在力,所谓惯性,就是在外部合力为零(或者没有受到外力作用)情况下,物体保持静止或者直线匀速运动的状态。惯性力,是改变物体运动时需要的外力。

  • stol 6
    2020-09-25 10:41

    百度百科: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发生位移。

  • 2020-09-26 09:59

    小编,初中毕业了没有?既然要科普物理知识,麻烦先去学习下基础物理。

  • 2020-10-04 09:39

    惯性是力与引力也没啥本质区别[无奈吐舌]

  • 2020-10-08 07:20

    傻小编啥也不懂,你根本没学过初中物理吧。根本没有惯性力这个概念。车厢中的物体随车厢一起加速运动,是的,竖直方向的合力为0,可是你忘了水平方向上还有合力啊。车厢加速运动瞬间,桌面会对桌上的物体产生摩擦力,使水平方向的合力不为0,从而也使物体也加速运动。现在真的是什么人都可以做自媒体小编了。

  • 2020-09-25 12:26

    小编,火车加速是水平运动,你分析重力和支持力有什么意义?就算重力和支持力的合力不为0它也不会在平面上水平加速!

  • 2020-09-25 05:13

    惯性力因运动而产生仅维持惯性,再有外力则会改变。 这是牛一在非惯性系中的解释

  • 2020-10-06 01:28

    不接触,不作出改变,则不受力,不着力。是等效之力,不是实有之力。

刁博

简介:刁博的自媒体