非惯性系上的惯性力（李鹏、陶军、张软玉、朱励霖）

非惯性系上的惯性力 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 非惯性系上的惯性力 1

相对运动 球作曲线运动 球垂直往返 S动系 S(静系 不同人看到的现实表象不一样,但是‘规律’一样吗? 如何定义规律? 规律是一种事物之间的客观联系和演化。也是站在不同主观 角度的人们能够达成的一种客观共识,这个共识能够将不同的 人看到和收集到的未造假的客观数据进行无矛盾地统一描写 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 1. 不同人看到的现实表象不一样，但是‘规律’一样吗？ 如何定义规律？ 规律是一种事物之间的客观联系和演化。也是站在不同主观 角度的人们能够达成的一种客观共识，这个共识能够将不同的 人看到和收集到的未造假的客观数据进行无矛盾地统一描写。 2

2.宇宙有中心么? 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 2. 宇宙有中心么？ 3

内容 伽利略相对性原理 ①伽利略协变 2.绝对时空观 3.非惯性系、惯性力(虚拟力) ①平移惯性力 ②离心惯性力 ③科里奥利力 ④达尔文力 ⑤统一推导 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 内 容 1. 伽利略相对性原理 ① 伽利略协变 2. 绝对时空观 3. 非惯性系、惯性力（虚拟力） ① 平移惯性力 ② 离心惯性力 ③ 科里奥利力 ④ 达尔文力 ⑤ 统一推导 4

思路 从参考系变换谈起 伽利略相对性原理 牛顿定律满足伽利略变换不变性 2.牛顿定律在非惯性系上出现问题 平动加速系中的问题、转动加速系中的问题 解决办法:引入惯性力+绝对时空观、详解绝对时空观 3.详解各种惯性力 平移惯性力、离心惯性力、科里奥利力 结合运动学描述进行统一推导 4.如果所有非惯性系、惯性系都平权?会怎样? 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 思 路 1. 从参考系变换谈起 – 伽利略相对性原理 – 牛顿定律满足伽利略变换不变性 2. 牛顿定律在非惯性系上出现问题 – 平动加速系中的问题、转动加速系中的问题 – 解决办法：引入惯性力+绝对时空观、详解绝对时空观 3. 详解各种惯性力 – 平移惯性力、离心惯性力、科里奥利力 – 结合运动学描述进行统一推导 4. 如果所有非惯性系、惯性系都平权？会怎样？ 5

伽利略在1632年出版的著作 《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 “把你和几个朋友关在一条大船甲板下的主舱里,再让你们 带几只苍蝇、蝴蝶和其它小飞虫。舱內放一只大水碗,里面放几 条鱼。然后挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口 罐儿里。船停着不动时,你留神观察,小虫都以等速向舱内各方 向飞行,鱼向各个方向随便游动,水滴滴进下面的罐子中。你把 任何东西扔给你的朋友时,只要距离相等,向这一方向不必比另 方向用更多的力,你双脚齐跳,无论向哪个方向跳过的距离都 相等。当你仔细地观察这些事情后,再使船以任何速度前进。只 要运动是匀速的,也不忽左忽右地摆动,你将发现,所有上述现 象丝毫没有变化,你也无法从其中任何一个现象来确定,船是在 运动还是停着不动。 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 伽利略在1632年出版的著作 《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 “ 把你和几个朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们 带几只苍蝇、蝴蝶和其它小飞虫。舱内放一只大水碗，里面放几 条鱼。然后挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口 罐儿里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向舱内各方 向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐子中。你把 任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另 一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都 相等。当你仔细地观察这些事情后，再使船以任何速度前进。只 要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现 象丝毫没有变化，你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在 运动还是停着不动。” 6

伽利略相对性原理 相对于一惯性系做匀速直线运动的一切参考系都 是惯性系,一切惯性系都是等价的,其上物理规律都 样 不可能在惯性系内部进行任何物理实验来确定该 系统的速度。两个惯性系之间能比较速度,且遵从伽 利略变换。 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 不可能在惯性系内部进行任何物理实验来确定该 系统的速度。两个惯性系之间能比较速度，且遵从伽 利略变换。 相对于一惯性系做匀速直线运动的一切参考系都 是惯性系，一切惯性系都是等价的，其上物理规律都 一样。 伽利略相对性原理 7

牛顿定律是伽利略协变的 x=x-ut y=y 2=2 t=t x=x+ut x 伽利略变换坐标系 L=V牵连 是常矢量 牵连=0 dt dv绝对 相对 dv牵连 a=a==a' dt dt O系:F=md O系:F=mi 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 牛顿定律是伽利略协变的 a a a a = = = 相 ' 绝 u v = 牵连 是常矢量 t v t v t v a d d d d d d 绝对 相对 牵连     = = + 0 d d = t v 牵连  : ' : ' O F ma O F ma = = 系 系 x x ut  = − x x ut = +  y  = y z  = z t = t y = y  z = z  t = t ut r' r m 8

但是,F=ma有不成立的地方? 非惯性系! 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 但是，F = ma 有不成立的地方？ 非惯性系！ 9

a=0 ≠0 w Q mn 观察者2 观察者1 李鹏陶军张软玉朱励霖

李鹏 陶军 张软玉 朱励霖 a = 0 m 观察者1 FT  m 观察者2 FT  a  0 10