大学物理上教学课件6.非惯性系

1、第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽1.9. 1.9. 非惯性系非惯性系 牛顿第二定律仅仅适用于惯性系牛顿第二定律仅仅适用于惯性系, ,怎样把怎样把牛顿第二定律推广到非惯性系呢牛顿第二定律推广到非惯性系呢? ? 惯性系：惯性系：相对于地球静止或作匀速直线运相对于地球静止或作匀速直线运动的物体。动的物体。 非惯性系：非惯性系：相对地面惯性系做加速运动的物相对地面惯性系做加速运动的物体。体。 平动加速系：平动加速系：相对于惯性系作变速直线运动，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：在平直轨道上但是本身没有转动的物体。例如：在平直轨

2、道上加速运动的火车。加速运动的火车。 转动参考系：转动参考系：相对惯性系转动的物体。例如：相对惯性系转动的物体。例如：转盘在水平面匀速转动。转盘在水平面匀速转动。第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽1. 1. 惯性力惯性力s-s-惯性系惯性系- - 非惯性系非惯性系s系相对系相对s s系的系的 加速度加速度0a-sm分别表示一质量为分别表示一质量为a和和a的质点在的质点在s s系和系和系中的加速度系中的加速度s0a在平动加速系中，对牛顿第二定律进行推广。在平动加速系中，对牛顿第二定律进行推广。第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定

3、律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽非惯性系和惯性力非惯性系和惯性力以车厢作参考系，小以车厢作参考系，小球以大小为球以大小为a的加速度的加速度向左运动，我们可以向左运动，我们可以认为小球受到一个水认为小球受到一个水平向左的力平向左的力f，在这个，在这个力的作用下，使小球力的作用下，使小球产生水平向左的加速产生水平向左的加速度度a，这个力就叫做，这个力就叫做“惯性力惯性力”第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽关于惯性力：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第

4、一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽aaa0据加速度的变换关系有据加速度的变换关系有在在s系中，牛顿定律成立系中，牛顿定律成立afm在在 系中系中saaaf0mmm牛顿定律在牛顿定律在 系中不成立系中不成立s大小大小0iafm方向与方向与 的方向相反的方向相反0a在非惯性系中在非惯性系中affm惯性力惯性力0iafm第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽在转动参考系中，对牛顿第二定律进行推广。在转动参考系中，对牛顿第二定律进行推广。如图所示系统：如图所示系统：大小大小方向方向2mrif沿着圆的半径向外沿

5、着圆的半径向外惯性离心力惯性离心力nf2imr 注意：惯性力不是作用力，没有施力物体，它是注意：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。应。只有非惯性系中才能观察到惯性力。在地球上观察，小球加速运动；在地球上观察，小球加速运动；在转盘上观察，小球静止。而小在转盘上观察，小球静止。而小球受力情况完全一样，这样出现球受力情况完全一样，这样出现两个运动规律，产生矛盾。两个运动规律，产生矛盾。第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽3. 3.

6、惯性力的应用惯性力的应用(1)(1)加速度计加速度计b b 指针指针k k 平衡弹簧平衡弹簧 c c 表盘表盘o o 支点支点combkcokambama. .结构结构第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽b. b. 工作原理工作原理acombkcokmam加速度计整体以加速度加速度计整体以加速度a运动时，运动时，m m受惯性力作用，受惯性力作用，引起指针引起指针b b偏转。偏转。第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽(2)(2)炮弹引爆炮弹引爆a弹体弹体引信引信击针击针击针座击针座弹簧弹簧k1ama.

7、 引爆原理引爆原理第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽a弹体弹体引信引信击针击针击针座击针座k1am(2)(2)炮弹引爆炮弹引爆a. 引爆原理引爆原理第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽a弹体弹体引信引信击针击针击针座击针座k1amb. 保险装置保险装置离心子离心子k2(2)(2)炮弹引爆炮弹引爆a. 引爆原理引爆原理第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽a弹体弹体引信引信击针击针击针座击针座k1amb. 保险装置保险装置离心子离心子k2(2)(2)炮弹

8、引爆炮弹引爆a. 引爆原理引爆原理第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽例题例题 一质量为一质量为60kg60kg的人，站在电梯中的磅秤上，当电梯以的人，站在电梯中的磅秤上，当电梯以0.5m/s0.5m/s2 2的加速度匀加速上升时，磅秤上指示的读数是多少？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。试用惯性力的方法求解。解解 取电梯为参考系。已知这个非惯性系以取电梯为参考系。已知这个非惯性系以a=0.5m/sa=0.5m/s2 2的加速度对地面参考系运动，与之相应的加速度对地面参考系运动，与之相应的惯性力的惯性力amf 惯

9、惯惯惯f从电梯这个非惯性系来看，人除受重力从电梯这个非惯性系来看，人除受重力g g（方向（方向向下）和磅秤对它的支持力向下）和磅秤对它的支持力n (n (方向向上方向向上) )之外，之外，还要另加一个还要另加一个 。此人相对于电梯是静止的，。此人相对于电梯是静止的，则以上三个力必须恰好平衡则以上三个力必须恰好平衡. .第一章第一章 质点力学质点力学 牛顿运动定律牛顿运动定律哈尔滨工程大学理学院 姜海丽即即0 惯惯fgn于是于是nagmfgn618)( 惯惯 由此可见，磅秤上的读数（根据牛顿第三定律，它由此可见，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，而正压力和读的是人对秤的正压力，而正压力和n n是一对大小相是一对大小相等的相互作用）不等于物体所受的重力等的相互作用）不等于物体所受的重力g