惯性力与非惯性力的区别是什么?
5 个回答
谢邀。惯性力是相对于非惯性系参考系而言的。它是一种虚拟的力,实际上并不存在。非惯性力一般针对于惯性系所观察到的实际的力。
听我细细说来
先上两个定义
惯性系:牛顿运动定律成立的参考系。
非惯性系:牛顿运动定律不成立的参考系。
描述一个物体的运动,我们需要用到参考系为什么要用参考系呢?因为物体的速度,它是相对的对于不同的参考系,它的速度是不同的。
一般我们处理问题的时候,默认地面为惯性参考系。
牛顿运动定律在我们的地面上是成立的,对吧?我们默认地面为惯性参考系。
举个例子,在地面上有一列火车,相对于地面向右做以加速度为a的匀加速直线运动。车内有一个观察者,列车上方固定有一个吊有小球的细绳。如图所示
而此时你站在地面上。我们研究车厢内小球的运动,根据牛顿第二定律,列出下列方程
此时小球的合外力向右,满足f=ma,且加速的向右。牛顿运动定律成立,那么问题来了,我们从车厢内观察者的视角来看小球的运动状态,此时你会看到小球是静止的。而根据我们上述的受力分析,小球的合外力向右,应该有向右的加速度a,所以产生了矛盾,牛顿运动定律不成立。我们把这个车厢,就称之为非惯性系。
那么如何才能使车厢内的观察者仍然符合牛顿运动定律呢?我们可以加强一个虚拟的力,这个力是与车厢加速运动的方向相反的。如图
那么此时小球受到三个力,我们将这个力的大小设为f=ma,带上方向应该为f=-ma。那么此时小球是静止的,而所受的合外力也为零,牛顿定律也就成立了!!而这个假想的力就叫做非惯性力。它实际上并不存在,是我们人为的假想的,想为了使牛顿定律适用于非惯性系。
我不知道解释清楚了吗
ps:地面并不是严格的惯性参考系,但是对于有本问题说他的近似度已经很好了。我们可以这样认为。
楼主,以后上大学如果学理论力学的话,会涉及到非惯性动力学,里面有几种参考系,包括转动平动等参考系都涉及到一些惯性力,如科里奥利力等等。
补充:一切以相对与惯性系做匀速直线运动的参考系也叫惯性系
这里说的参考系都是物理上的,不是数学上的分类
如何理解惯性力
1.什么是惯性力?
- 首先对惯性力进行名词解释:
惯性力(inertial force)是指当物体加速,减速或改变方向时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体作参照物,看起来仿佛有一股方向相反的作用力在该物体上。 - 其次用人话来说。
其实就是,一辆公交车里面有一个摄像头,有乘客。
当公交车突然刹车(物体突然减速),惯性会让车里面人的上半身突然向前晃动(保持原有运动的倾向)。
当你是那个摄像头(以该物体作参照物)。假设这个车没有窗户,你看不见外面的东西的时候。你只是感觉有一股莫名其妙的力在推乘客。
你把这个当成惯性力。是一种假想力。 - 需要注意的地方
惯性力只是存在于非惯性系中。
那么会自然而然引出下面的问题
2.什么是非惯性系
要想知道什么是非惯性系,首先得知道什么是惯性系。
- 惯性系
高中做的题,一般都是在惯性系中做的
理论:百度一下
人话:还是那辆公交车,还是那群乘客,还是在刹车。但是现在地面上有个摄像头,你是地面上的摄像头。此时你知道,乘客向前倾倒是由于惯性的作用,但此时惯性就不再作为一种力而存在。
此时你研究问题是处于惯性系这个框架之中了。(有种上帝视角的感觉) - 非惯性系
理论:百度一下
人话:还是上面的例子,此时你是车内摄像头,而且这个车没有窗户。
你这时候就感觉是有一种力推了乘客(其实是惯性)。
此时你研究问题其实是处在非惯性系这个框架中了。(有种身在此山中的感觉) - 总结
惯性系和非惯性系的区别就在于你是哪种摄像头,换句话说,你研究问题选用的是哪种参考物。
3.具体的例子以及应用
说明:以下例子来自维基百科
- 对上面图形可能出现的困惑
为啥,小球受的惯性力是向外的呢?
想象你和女朋友两个人拉着手转圈圈,以你的视角来说,你女朋友是有没有一种要远离你的感觉。
得到的一个结论,惯性力是和惯性系中(上帝视角)加速度方向是相反的。
另外,没有对象的可以拉着爸爸妈妈转转。
非惯性力,你自己想当然的概念吧。
非惯性力是相对惯性系而言的,惯性力是相对于非惯性系而言的。惯性系就是相对于地面做匀速直线运动或静止的参考系,非惯性系就是相对于地面做变速运动的参考系。
有非惯性力这个东西吗?你想说的是不是物体在非惯性参考系内所受的惯性力啊。