1-6伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力

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§1-5伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力一、伽利略相对性原理 x x vt v v x v 伽 x 利 y y v y v y 略 z z 变 v v z z 换 t t

a ax x a y a y a az z

一切彼此等价做匀速直线运动的惯性系，对于描 写机械运动的力学规律来说是完全等价的。 即:在一个惯性系内部所作的任何力学实验都不能 够确定这一惯性系本身是在静止状态，还是在做匀速 直向运动。这个原理叫做力学的相对性原理，或伽利 略相对性原理。http://www.77cn.com.cn

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二、经典(牛顿)力学时空观据伽利略变换，可得到经典时空观 同时的绝对性 牛顿力学 时间的测量 与惯性系无关

长度的测量-----牛顿力学的绝对时空观

速度与惯性系有关 (相对性)http://www.77cn.com.cn

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*三、非惯性系1. 惯性系定义 牛顿第一定律定义的参考系。 在惯性系中,一个不受力作用的物体将保持静 止或做匀速直线运动。 2. 惯性系性质

相对于惯性系做匀速直线运动的参考系一定也是 惯性系。3. 非惯性系定义 相对于一个已知惯性系做加速运动的参考系。 4.判断一个参考系是否是惯性系的标准http://www.77cn.com.cn

实验观察。

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例如： 惯性系

非惯性系a

-a

问题: 1.在地面的站台上观察金杯的运动状态如何? (答:静止) 2.在加速行驶的车内观察金杯的运动状态又如何? (答:加速向左运动。)http://www.77cn.com.cn

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*四、惯性力在非惯性系中观察和处理物体的运动现象时,为 了应用牛顿定律而引入的一种虚拟力。 在平动加速系中，对牛顿第二定律进行推广。

a 和 a分别表示一质量为 m 的质点在S系和 S 系中的加速度 据加速度的变换关系有 a a0 a 在S系中，牛顿定律成立 F mahttp://www.77cn.com.cn

---a0 S 系相对S系的加速度

S------惯性系 S -----非惯性系

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在 S 系中 牛顿定律在 例如： Fi = - ma0

S 系中不成立

F ma0 ma ma

a0

在平动加速参考系中惯性力: 大小

Fi ma0

方向与

在转动参考系中惯性力: 2 大小 Fi mR 方向 沿着圆的半径向外 所以在非惯性系中

a0 的方向相反

F Fi ma

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例题1-15 一质量为60kg的人，站在电梯中的磅秤 上，当电梯以0.5m/s2的加速度匀加速上升时，磅秤 上指示的读数是多少？试用惯性力的方法求解。 解：取电梯为参考系。已知这个非惯性系以 a=0.5m/s2的加速度对地面参考系运动，与之相应 的惯性力 F 惯 ma 从电梯这个非惯性系来看，人除受重力G(方向 向下)和磅秤对它的支持力N (方向向上)之外， 还要另加一个 F 惯 。此人相对于电梯是静止的， 则以上三个力必须恰好平衡.www.4037shop.c

om

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即于是

N G F惯 0 N G F惯 m( g a ) 618 N

由此可见，磅秤上的读数(根据牛顿第三定律， 它读的是人对秤的正压力，而正压力和N是一对大 小相等的相互作用)不等于物体所受的重力G。当 加速上升时，N>G;加速下降时，N<G。前一种情 况叫做“超重”,后一种情况叫做“失重”。尤其 在电梯以重力加速度下降时，失重严重，磅秤上的 读数将为0。http://www.77cn.com.cn