成都理工大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第二章 牛顿定律（2.6）非惯性系惯性力

§*2-6非惯性系惯性力 平动加速参考系的(平移)惯性力 设:地面参考系为惯性系 火车参考系相对地面参考系加速平动加速度为 质点在火车参考系中运动的加速度为a 在地面参考系中可使用牛顿第二定律 F=m(a+a)(1) 在火车参考系中形式上使用牛 顿第二定律 F-ma=ma(2)

地面 x y 火车 a0  x  y  设：地面参考系为惯性系 火车参考系相对地面参考系加速平动加速度为 a   a   a0  质点在火车参考系中运动的加速度为 在地面参考系中可使用牛顿第二定律 ( ) 0 F m a a       （1） 在火车参考系中形式上使用牛 顿第二定律 F  ma  ma     0 （2） 一、平动加速参考系的(平移)惯性力 *

在非惯性系中牛顿第二定律的形式为 f+F=ma 式中p=-mn就是惯性力 因为是在平移非惯性系中引进的惯性力, 所以叫平移惯性力 惯性力是参考系加速运动引起的附加力, 本质上是物体惯性的体现。 它不是物体间的相互作用,没有反作用力, 但有真实的效果

就是惯性力 因为是在平移非惯性系中引进的惯性力， 所以叫平移惯性力 F F ma i       在非惯性系中牛顿第二定律的形式为 Fi ma0   式中   惯性力是参考系加速运动引起的附加力， 本质上是物体惯性的体现。 它不是物体间的相互作用，没有反作用力， 但有真实的效果

例平移惯性力在地球上的效应一潮汐现象 实际上地球是一个非惯性系,惯性力必然有实际的效应 涨潮和退潮 利用平移惯性力可解释潮汐现象 海水除了受太阳(月亮的引力外,还需考虑地球 是个非惯性系的惯性力

涨潮 和 退潮 例 平移惯性力在地球上的效应－潮汐现象 利用平移惯性力可解释潮汐现象 海水除了受太阳(月亮)的引力外，还需考虑地球 是个非惯性系的惯性力。 实际上地球是一个非惯性系,惯性力必然有实际的效应

士匀速转动参考系惯性离心力科里奥利力 离心力 inertial centrifugal force 在匀速转动的参考系上考察一个静止物体 转盘相对惯性系的加速度是 -0V 则物体的惯性离心力为 -m=m0 科氏力: 2mb′×

1.离心力 inertial centrifugal force 在匀速转动的参考系上考察一个静止物体 m  a rr ˆ 2 0    m r 2  则物体的惯性离心力为 f ma m rr i ˆ 2   0     转盘相对惯性系的加速度是 r ˆ m r 2       科氏力： f c  2 m   二、匀速转动参考系 惯性离心力 科里奥利力

讨论 科氏力: f=2m×O 1、科里奥利力的特征 1)与相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现 2)与转动角速度一次方成正比 当角速度较小时,科氏力比惯性离心力更重要 3)科氏力方向垂直相对速度 该力不会改变相对速度的大小 4)科氏力在地球上的表现

1、科里奥利力的特征 1）与相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现 2）与转动角速度一次方成正比 当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要 3）科氏力方向垂直相对速度 该力不会改变相对速度的大小 4）科氏力在地球上的表现 讨论      科氏力： f c  2m 

口北半球的河流水流的右侧被冲刷较重 口落体向东偏斜 口付科摆摆动平面偏转 证明地球的自转 人 低气 压区 北半球的科氏力信风的形成 旋风的形成

      cf      cf    cf  北半球的河流 水流的右侧被冲刷较重 落体向东偏斜 付科摆摆动平面偏转 证明地球的自转 北半球的科氏力 信风的形成 旋风的形成

傅科摆(傅科,1851,巴黎伟人祠,摆长67m, 摆锤28kg,摆平面转动 顶视 2 摆 傅 地球 3 科 摆 摆平面转动周期|724小时 Sin p 巴黎,φ≈49,T=31小时52分 北京,g≈40,T=37小时15分 这是在地球上验证地球转动的著名的实验

傅 科 摆 ▲傅科摆 摆锤28kg，摆平面转动）    顶视 Fc Fc 1 1 2 2 3 Sin 24小时 摆平面转动周期 T  北京，  40  ，T  37小时15分 巴黎，  49  ，T  31小时52分 这是在地球上验证地球转动的著名的实验。 （傅科，1851，巴黎伟人祠，摆长67m， 地球 摆

例一质量为60kg的人,站在电梯中的磅秤上,当 电梯以0.5m/s2的加速度匀加速上升时,磅秤上指示 的读数是多少?试用惯性力的方法求解。 解取电梯为参考系。已知这个非惯性系以 a=0.5m/s2的加速度对地面参考系运动,与之相应 的惯性力 F惯=m 从电梯这个非惯性系来看,人除受重力G(方向向下) 和磅秤对它的支持力N(方向向上)之外,还要另加 F此人相对于电梯是静止的,则以上三 个力必须恰好平衡

例 一质量为60kg的人，站在电梯中的磅秤上，当 电梯以0.5m/s2的加速度匀加速上升时，磅秤上指示 的读数是多少？试用惯性力的方法求解。 解 取 电 梯 为 参 考 系 。 已 知 这 个 非 惯 性 系 以 a=0.5m/s 2的加速度对地面参考系运动，与之相应 的惯性力 F 惯  ma F 惯 从电梯这个非惯性系来看，人除受重力G（方向向下） 和磅秤对它的支持力N (方向向上)之外，还要另加 一个 。此人相对于电梯是静止的，则以上三 个力必须恰好平衡

N一G一F=0 惯 0 于是N=G+F惯=m(g+a)=618N 由此可见,磅秤上的读数(根据牛顿第三定律,它 读的是人对秤的正压力,而正压力和N是一对大小相 等的相互作用)不等于物体所受的重力G。当加速上 升时,N>G;加速下降时,N<G。前一种情况叫做“ 超重”,后一种情况叫做“失重”。尤其在电梯以 重力加速度下降时,失重严重,磅秤上的读数将为0

即 N  G  F惯  0 于是 N  G  F惯  m(g  a)  618N 由此可见，磅秤上的读数（根据牛顿第三定律，它 读的是人对秤的正压力，而正压力和N是一对大小相 等的相互作用）不等于物体所受的重力G。当加速上 升时，N>G；加速下降时，N<G。前一种情况叫做“ 超重” ，后一种情况叫做“失重” 。尤其在电梯以 重力加速度下降时，失重严重，磅秤上的读数将为0

题