惯性力(inertial force)是指质点的质量乘以加速度矢量并冠以负号称为质点的惯性力。以 F表示, F=-ma,惯性力的单位是牛[顿],用符号N表示。对于运动着的非自由质点,只受主动力与约束力的作用,并无惯性力作用,引入惯性力只是为了使用达朗贝尔原理,将动力学问题转化为静力学问题。惯性力是虚构的,因此有人认为只能称它为惯性矢量。但确有大小及方向等于-ma的力存在,不过它不作用在所讨论的质点上,而是作用在使质点产生加速度的物体上。如人推质量为m的小车,使其具有加速度 a,则人所施的力为 F=ma,而人则受到小车所给的反作用力为-ma,人正是通过这个力感觉到小车惯性的存在。惯性力与非惯性系中的牵连惯性力 F=-ma与科氏惯性力F=-ma有相同之处,即它们都作用在质点上却找不着施力者。但亦有不同,即牵连惯性力与科氏惯性力在动坐标系中是真实存在的力,且大小和方向与所选的动坐标系有关。为区别起见,常将 F=-ma称为达朗贝尔惯性力。 经典力学对力定义相当简单明了——力是物体对物体的作用。于是,人们认为只有具备两个或两个以上的物体才能谈力,力一定有施力物体和受力物体,这与人们的生活经验相同。 如果人们坐在车上,并以车为参考系时,当车作非匀速直线运动时,发现车上的物体作加速运动,应有一个力作用在物体之上。以地面为参考系来观察,原来当车一旦作加速运动时,车上的物体相对于车厢作加速运动。如果车作匀速直线运动,车上物体并未运动而是保持相对静止状态,物体并未受到力的作用,找不到施力物体。可见,在不同参考系上观察物体的运动,结果截然不同。 凡是牛顿运动定律能够适用的参考系称为 惯性参照系(惯性系),反之,牛顿运动定律不适用的参考系称为 非惯性参考系(非惯性系)。通过总结发现,凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参考系都是惯性系,而相对于地面做变速运动的参考系是非惯性系。 牛顿摆球实验 然而这只是一个判据,尚不足以说明惯性力从何而来,曾经遭到马赫的强烈批判。后来的狭义相对论虽然否定了绝对空间,但并未解决此问题。另一方面,爱因斯坦尝试将万有引力纳入狭义相对论框架遭到失败。在马赫原理的启发下提出了等效原理和广义相对性原理,取消惯性系的优越地位,不再区分惯性系与非惯性系,所有的参考系都是等价(平权)的,进一步建立了广义相对论。
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