第3部分非惯参考系.ppt
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1、,第3章 非惯性参考系,3.1 非惯性参考系、虚拟力,相对运动,静(定)参考系K相对观察者静止的参考系 动参考系K相对观察者运动的参考系,三种运动:质点相对于静参考系作绝对运动,相对于动参考系作相对运动;动参考系相对静参考系作牵连运动,3.1 非惯性参考系、虚拟力,平动参考系,设静参考系 K 为惯性系,在任何时刻,动参考系 K/ 相对于静参考系作平动,即动参考系的坐标基矢相对于静参考系是常量。,为了在形式上用牛顿定律解释物体在系中的运动,必须认为物体除了受真实力F的作用外,还受一虚拟力的作用。在真实力和虚拟力共同作用下,物体的运动仍满足牛顿定律。,平动参考系,在 K 系中物体的运动满足牛顿定律
2、:F = m a。但因 a a/,在 K/ 系看来物体的运动不满足牛顿定律,即F m a/ 。,这就是说,在非惯性系里,有:,其中虚拟力:,称为平移惯性力,简称惯性力。,平动参考系,真实力与惯性力的合力常称表现力,记为Feff,于是有:,于是,我们将牛顿第二定律推广到了非惯性系之一的平动参考系。在平动参考系中,只要引入虚拟力(平移惯性力),则可以像惯性系一样,形式上用牛顿定律讨论平动参考系的问题。为了与虚拟力比较,我们将以前所考虑的力称为“真实力”。,而虚拟力为表现力和真实力之差。,平动参考系,“虚拟力”和“真实力”的区别:,1. 不能指出是哪个物体作用;,2. 没有反作用力;,所有质点都受力
3、,其指向一律与“牵连”加速度a0(坐标系的加速度)相反,且正比于质量(和重力规则类似);,原则上讲,只要选择惯性系,就可以消除惯性力,而真实力一般不能这样来消除。,潮汐现象的解释。(引力的空间不均匀性),每日两次的涨潮、落潮现象,是海水既受太阳(和月亮)的引力作用,又在作公转的地球这一非惯性系中受惯性力作用的结果。,潮汐现象的解释。(引力的空间不均匀性),潮汐现象的解释。(引力的空间不均匀性),太阳、月亮都会在地球上产生潮汐现象,虽然在地球处太阳的引力远大于月亮的引力,但由于潮汐现象主要来自于引力的空间不均匀性,由于月亮离地球要比太阳近得多,故月亮比太阳的引力不均匀性大得多,月亮对潮汐的作用比
4、太阳更大。,转动参考系,1. 相对于K/系静止的点,惯性离心力,由于P点相对于K/系静止,有:,其中:,1. 相对于K/系静止的点,惯性离心力,若K/系的原点相对于K系静止,即:,由于牵连加速度的方向为由P点垂直指向转轴方向,故称该加速度为向心加速度。,有:,1. 相对于K/系静止的点,惯性离心力,为了与平移惯性力区别,我们用 fc 表示该虚拟力,由上图知它的方向为垂直于转轴向外的方向,因而我们称 fc 为惯性离心力,简称离心力。,于是虚拟力:,在转动参考系看来 P 静止不动,为了在形式上用牛顿定律解释物体在非惯性系上的运动,必须认为物体不仅受真实力 F 作用,而且还受虚拟力fc 作用, fc
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