惯性是不是力,怎样解释?我来跟你解释一下,其实惯性力不是一种实质存在的力,它是在非惯性系中为了便于分析问题而人为假设的一种力。你...
惯性是不是力,怎样解释?
谈到和惯性的区别,其实它们之间没有什么直接的联系,你看看高中物理课本上的定义就知道:惯性是指物体要保持以前的运动状态不变的性质,举个例子:一辆正在行驶中的小车,突然刹车,小车上的人会向前倾倒,这就是惯性,就是人要继续保持向前运动的状态,在惯性系中我们不会涉及到惯性力。
为什么你说的那个选项是错的?就是因为多了一个字!如果把后面的“力”去掉就对了!冰壶之所以要向前运动,是因为它要保持向前运动的状态,也就是惯性!
惯性力的定义
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,可以假想在这个非惯性系中,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。 根据牛顿第二定律,当物体所受的不为零的恒定合外力时,将作匀加速运动,其力与运动的关系为:
上式中,F是物体所受的合外力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
我们将上式进行简单的变形:
这并不令人意外,但这个形式有助于我们从另一个角度思考匀加速物体在运动时力和运动的关系。我们若定义:
那么第二个式子可以写成:
观察该式会发现,我们新定义的 仿佛是一个新加入的与F相平衡的力,令物体现在出于一种“合外力为零”的“平衡”状态。但这并不是真正的平衡状态,因为 并不是通常意义上我们所说的“物体与物体之间的作用力”。它没有施力物体,也找不到对应的反作用力。但是,它的单位的确和力相同,效果仿佛也和力一样。我们把这个量叫做惯性力。它等于物体的质量乘以加速度并取反向。
惯性力看起来像是一个数学上的小把戏,但实际用途很广。引入了它以后,我们可以像平衡物体的受力分析那样,对不平衡物体进行“受力分析”。同时,也能更自然地解释很多力学现象。 在转动参照系中,物体同样受到惯性力。这时惯性力分为惯性离心力和科里奥利力。若物体对该参照系静止,则只受到惯性离心力。
是参照系转动角速度,r是物体到转轴的距离,即半径。F的方向背离转轴。若物体对该参照系运动,除了惯性离心力,还会受到科里奥利力,是物体相对参照系的速度矢量。
惯性力有什么意义?对解题有什么帮助?
惯性力的引入是为了弥补在非惯性参考系中物体的运动不满足牛顿运动定律而引入的假想力。(这点须注意)
设想有一静止的火车,车厢内一光滑桌子上放有一个小球,小球本来是静止的;火车开始加速启动,在火车上的人看,小球有运动,且加速度和火车的加速度大小相等,方向相反,但是在地面的人看来,小球并未运动,对小球进行受力分析,小球只受到了重力和支持力的作用,且这两个力在竖直方向上是平衡的,根据牛顿运动定律,小球无论如何都是不会运动起来的,但是事实上在火车看着小球的确是在动。这是牛顿力学的一个局限。为了弥补这个缺陷,我们引入了“惯性力”这个概念,在处于非惯性系中的物体上人为地加上一个于该非惯性系数值相等,方向相反的加速度,因为这个“加速度”是由于惯性引起的,所以将引起这个“加速度”的力称为惯性力,这样就可以从形式上解释火车上的人观察到的现象。这只是为了能在非惯性系里面运用牛顿运动定律研究问题,事实上惯性是物体本身的性质,而不是力。
利用惯性力可以解释为什么变速运动时,阻力小于(改为:不等于)作用力而反作用力却与作用力相等。
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