《大学物理上教学》6.非惯性系

Fma
在 S 系中
Fm a0m am a
牛顿定律在 S 系中不成立
惯性力 Fi ma0
在非惯性系中
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大小 Fi ma0
方向与
a的0 方向相反
FFm a
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牛顿运动定律
第一章 质点力学
在转动参考系中，对牛顿第二定律进行推广。
如图所示系统：
在地球上观察，小球加速运动； 在转盘上观察，小球静止。而小 球受力情况完全一样，这样出现 两个运动规律，产生矛盾。
牛顿运动定律
第一章 质点力学
1.9. 非惯性系
牛顿第二定律仅仅适用于惯性系,怎样把牛顿 第二定律推广到非惯性系呢?
惯性系：相对于地球静止或作匀速直线运动 的物体。
非惯性系：相对地面惯性系做加速运动的物 体。
平动加速系：相对于惯性系作变速直线运动， 但是本身没有转动的物体。例如：在平直轨道上 加速运动的火车。
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.
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牛顿运动定律
第一章 质点力学
即
NGF惯0
于是 N G F 惯 m (g a ) 6N 18
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。
牛顿运动定律
第一章 质点力学
例题 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
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牛顿运动定律 非惯性系和惯性力
第一章 质点力学
以车厢作参考系，小 球以大小为a的加速度 向左运动，我们可以 认为小球受到一个水 平向左的力F，在这个 力的作用下，使小球 产生水平向左的加速 度a，这个力就叫做
“惯性力”
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牛顿运动定律
转动参考系：相对惯性系转动的物体。例如： 转盘在水平面匀速转动。
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牛顿运动定律
1. 惯性力
第一章 质点力学
在平动加速系中，对牛顿第二定律进行推广。
S------惯性系
S----- 非惯性系 a 0---- S系相对S系的
加速度
a0
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
a. 引爆原理
b. 保险装置
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第一章 质点力学
a
K1 击针 击针座
弹 体 引 信
ma
K2
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离心子
牛顿运动定律 (2)炮弹引爆
a. 引爆原理
b. 保险装置
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第一章 质点力学
a
K1 击针 击针座
弹 体 引 信
ma
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K2 离心子
B K
C
K C
牛顿运动定律 (2)炮弹引爆
a. 引爆原理
a
弹簧K1 击针
击针座
第一章 质点力学
弹 体 引 信
ma
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牛顿运动定律 (2)炮弹引爆
a. 引爆原理
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第一章 质点力学
a
K1 击针
击针座
爆
第一章 质点力学
•关于惯性力： •与真实的力不同，是一个假想的力。 •真实的力有施力物体，惯性力没有施力物体。 •一般只在非惯性系中出现。 •在牛顿力学中，真实力与惯性力是有区别的
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牛顿运动定律
第一章质点力学
据加速度的变换关系有 在S系中，牛顿定律成立
aa0a
B
a.结构 B — 指针 K — 平衡弹簧 C — 表盘
o — 支点
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K C
m o a
ma
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B K
C
牛顿运动定律
第一章 质点力学
b. 工作原理
加速度计整体以加速度
a
运动时，m受惯性力作用，
引起指针B偏转。
a
mo mo
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ma
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惯性离心力
F i m2 R n
大小 方向
Fi mR2
沿着圆的半径向外
注意：惯性力不是作用力，没有施力物体，它是虚 拟力，在非惯性系中来自参考系本身的加速效应。 只有非惯性系中才能观察到惯性力。
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牛顿运动定律
3. 惯性力的应用
第一章 质点力学
(1)加速度计
mo