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自转是一种惯性运动吗?为什么地球可以自转几十亿年?

 tjboyue 2019-04-18

有时候,惯性确实是一个让人困惑的物理名词,因为它缺少定量的描述。

惯性的起源

惯性指的是物体保持原有运动状态的能力。在不受外力的情况下,这个物体将会一直保持现有的运动状态。这样的一种描述,无法给出本质的物理解释,更无法参与计算。早期,人们对惯性提出了种种学说,比如冲力说等等,但是这些对惯性的解释显得比较苍白。

伽利略提出了一个著名的思想实验:从高处沿轨道滑落的小球,若无任何阻碍,将会一直匀速直线运动下去,伽利略将之成为惯性定律。如下图。当时,惯性定律还不能为人所接受。

后来,牛顿写出了第一定律,才证实了伽利略的惯性定律。牛顿认为惯性可以用质量来衡量,质量越大,惯性越大。所以牛顿认为惯性是物体本身具备的一个特质。

但是,马赫(上图)并不这么认为,他觉得惯性来自于远场的物体的作用,但是他没有详细的计算。后来,爱因斯坦受其启发,提出的广义相对论里认为重力是远场影响本域的机制,给出了精确计算出惯性的方法。

2、转动惯量

对于旋转的物体,力学上有专门的名词来描述:转动惯量,其定义式如下。根据这个定义式,转动惯量的大小与质量和距离有关,即与质量的分布有关。质量分布的越远,转动惯量的值就越大。转动惯量越大,表示物体越难以加速或减速旋转。

3、自转就是惯性

星球的自转起源于大爆炸,或者星球的相互碰撞。之后,星球能够维持自转,就是惯性的原因。只要没有外力阻碍其自转,那么这个星球将会永远转下去。星球的质量都比较大,导致其转动惯量非常大。所以,其他星球的引力,或者陨石的撞击,都比较难以改变其自转的速度。

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