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第9章 计算

方闲通过资料发现了一些信息。

惯性力是指当物体加速时,会使物体有保持运动状态的倾向的力。若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性。然而惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,故被称为一种假象力。

若是以一个物体为参照物,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力(fictitious force)。它概念的提出是因为在非惯性系中,牛顿运动定律并不适用。但是为了思维上的方便,可以假想在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。加入惯性力后,牛顿运动定律成立。例如,当公车刹车时,车上的人因为惯性而向前倾,在车上的人看来仿佛有一股力量将他们向前推,即为惯性力。然而只有作用在公车的刹车以及轮胎上的摩擦力使公车减速,实际上并不存在将乘客往前推的力,这只是惯性在不同参照系下的表现。

无论是在惯性系还是非惯性系,都能观测到相互作用力,但只有在非惯性系中才能观测到惯性力 。设想有一静止的火车,车厢内一光滑桌子上放有一个小球,小球本来是静止的;火车开始加速启动,小球无论如何都是不会运动起来的,但是事实上在火车上看着小球的确是在动。

如果物体相对于转动非惯性系作相对运动,则由转动参照系中的观察者看来,除了惯性离心力外,物体还将受到另一惯性力的作用,这种惯性力称为科里奥利力;在经典力学里,达朗贝尔原理中的惯性力和相对运动动力学中的惯性力并非同一意义。达朗贝尔惯性力的引入和相对运动动力学问题毫无关系,只是为了给动力学方程以静力学方程的形式,并利用由此产生的一切方便,而相对运动动力学问题里引入惯性力,完全是由于为了要在非惯性系里研究质点的运动。

如果一个电梯静止在地球表面,电梯里一观察者看到电梯里一物以加速度自上而下运动,他认为此物在以加速度在运动。电梯里的观内另一观察者认为根本没有地球重力场,是电梯以相反加速度在做加速运动 。

如果电梯在重力场中自由下落,电梯内自由飘浮于空中的物体,好像处于无重力场的太空中一样。爱因斯坦指出,电梯向下的落体加速度恰好抵消了该处的重力场,电梯内的观察者无法断定电梯是静止于太空中还是在重力场中自由下落。

上述概念就是等效原理,它告诉我们,究竟是均匀重力加速度还是参考系加速度,这在局部范围内是无法加以区分的。

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