非惯性系中的动力学.ppt
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1、3.5 非惯性中的动力学非惯性中的动力学 一、一、直线加速参考系中的惯性力直线加速参考系中的惯性力 二、二、离心惯性力离心惯性力 *三、三、科里奥利力科里奥利力 问题:如图,一单摆悬挂在小车的天花板上,另一个小问题:如图,一单摆悬挂在小车的天花板上,另一个小球用弹簧拉着,现均以小车为参考系来研究小球的运动球用弹簧拉着,现均以小车为参考系来研究小球的运动 小小车车作匀速直线运动,即作匀速直线运动,即a=0 时时,单摆单摆、小球小球均处于均处于静止静止状态符合牛顿定律状态符合牛顿定律。小车作加速直线运动,即小车作加速直线运动,即a0时时,单摆单摆偏转了一个角度,拉偏转了一个角度,拉小球的小球的弹簧
2、被拉伸,其弹簧被拉伸,其状态不符合牛顿定律状态不符合牛顿定律,为什么?,为什么?a=0a 03.5 非惯性中的动力学非惯性中的动力学 一、一、直线加速参考系中的惯性力直线加速参考系中的惯性力 inertia force 1.avi质点在空间运动质点在空间运动,某时刻位于某时刻位于P点点 如图:如图:O系为基本参考系,系为基本参考系,系为动参考系系为动参考系 设设 系相对系相对O系以加速度系以加速度 作直线加速运动作直线加速运动,牵连速度牵连速度绝对速度绝对速度相对速度相对速度这是质点在这是质点在O系中的加速度系中的加速度 和和质点在质点在O系中的加速度系中的加速度 关系关系叫做惯性力叫做惯性力
3、 所以所以 即即 令令 这是在运动参照系这是在运动参照系O系系内内,测量到的一个没有施力物体测量到的一个没有施力物体的作用力,这个力称为惯性力。它是为了让牛顿运动定律的作用力,这个力称为惯性力。它是为了让牛顿运动定律在非惯性系中成立而引入的一个假想的力。它不存在反作在非惯性系中成立而引入的一个假想的力。它不存在反作用力。用力。真实力真实力 对于对于O系,牛顿运动定律适用系,牛顿运动定律适用 小车作加速运动小车作加速运动a0时时,单摆单摆偏偏转了一个角度,拉转了一个角度,拉小球的小球的弹簧被弹簧被拉伸,其拉伸,其状态不符合牛顿定律状态不符合牛顿定律,引入了惯性力后,就能把牛顿运引入了惯性力后,就
4、能把牛顿运动定律应用于非惯性系。动定律应用于非惯性系。a 0 在在非惯性系中由于牛顿运动定律不成立非惯性系中由于牛顿运动定律不成立,不能直接用不能直接用牛顿运动定律处理力学问题。若仍希望能用牛顿运动定律牛顿运动定律处理力学问题。若仍希望能用牛顿运动定律处理这些问题处理这些问题,则必须在则必须在非惯性系中非惯性系中引入一种作用于物体引入一种作用于物体上的惯性力。惯性力不同于前面所说的力,因为惯性力既上的惯性力。惯性力不同于前面所说的力,因为惯性力既没有施力物体,也不存在它的反作用力。没有施力物体,也不存在它的反作用力。例题例题1(p86)杂技演员站在沿倾角为杂技演员站在沿倾角为 的斜面下滑的车厢
5、的斜面下滑的车厢内,以速率内,以速率v0 垂直于斜面上抛红球,经时间垂直于斜面上抛红球,经时间 t0 后又以后又以v0 垂直垂直于斜面上抛一蓝球于斜面上抛一蓝球.车厢与斜面无摩擦车厢与斜面无摩擦.问二球何时相遇问二球何时相遇.解解 以车厢为参考系,小球受力见上右图以车厢为参考系,小球受力见上右图.车厢以加速度车厢以加速度gsin沿斜面运动,为一直线加速非惯性系。沿斜面运动,为一直线加速非惯性系。yO v0v0被抛出小球受重力被抛出小球受重力W=mg和惯性力和惯性力m gsin作用,两者合作用,两者合力大小为力大小为mgCos,所以小球沿垂直于斜面方向以加速度所以小球沿垂直于斜面方向以加速度gC
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