如何将非惯性系中物理量转化(高中物理中非惯性系中的惯性力矩怎么计算)

1.高中物理中非惯性系中的惯性力矩怎么计算

非惯性参照系凡牛顿第一定律成立的参照系叫惯性参照系,简称惯性系。

凡相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参照系,都是惯性系。在不考虑地球自转,且在研究较短时间内物体运动的情况下,地球可看成是近似程度相当好的惯性系。

凡牛顿第一定律不成立的参照系统称为非惯性系,一切相对于惯性参照系做加速运动的参照系都是非惯性参照系。在考虑地球自转时,地球就是非惯性系。

在非惯性系中,物体的运动也不遵从牛顿第二定律,但在引入惯性力的概念以后nrvz就可以利用牛顿第二定律的形式来解决动力学问题7一973直线系统中的惯性力简称惯性力,例如在加速前进的车厢里,车里的乘客都觉得自己好象受到一个使其向后倒得力,这个力就是惯性力,其大小等于物体质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小a的乘积nptx方向于a相反。用公式表示,这个惯性力F惯=-ma,不过要注意:惯性力只是一种假想得力,实际上并不存在,故不可能找出它是由何物所施,因而也不可能找到它的反作用力f惯性力起源于物体惯性,是在非惯性系中物体惯性得体现。

二,转动系统中的惯性力简称惯性离心力,这个惯性力的方向总是指向远离轴心的方向。它的大小等于物体的质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小a的乘积。

如果在以角速度ω转动的参考系中,质点到转轴的距离为r,则: F惯=mω2r.假若物体相对于匀速转动参照系以一定速度运动,则物体除了受惯性离心力之外,还要受到另一种惯性力的作用,这种力叫做科里奥利力,简称科氏力,这里不做进一步的讨论。

2.大学物理应用非惯性系牛顿定律解题时应该注意什么

知道应用牛顿运动定律解题时常采用正交分解

应用牛顿第二定律解决的两类基本问题

(1)已知物体的受力情况,求解物体的运动情况

解决这类题目,一般是应用牛顿运动定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件,应用运动学公式,求出物体的运动情况,即求出物体在任意时刻的位置、速度及运动轨迹。过程如下:

(2)已知物体的运动情况,求解物体的受力情况

解决这类题目,一般是应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出物体所受的其他外力。过程如下:

所谓正交分解法是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法。

正交分解法是一种常用的矢量运算方法。其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算,从而简洁方便地解答问题。

正交分解法是运用牛顿运动定律解题的最基本方法,物体在受到三个或三个以上的不在同一直线上的力作用时,一般都用正交分解法。

表示方法

注意:为减少矢量的分解,建立坐标系时,确定x轴正方向有两种基本方法。

(1)分解力而不分解加速度

分解力而不分解加速度,通常以加速度a的方向为x轴正方向建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上,分别求得x轴和y轴上的合力 。根据力的独立作用原理,各个方向上的力分别产生各自的加速度,得方程组:

(2)分解加速度而不分解力

若物体受几个互相垂直的力作用,应用牛顿定律求解时,若分解的力太多,比较繁琐,所以在建立直角坐标系时,可根据物体的受力情况,使尽可能多的力位于两坐标轴上,分解加速度a得到 ,根据牛顿第二定律得方程组

说明:①在建立正交坐标系时,不管选取哪个方向为x轴正方向,所得的最后结果都一样。但为了解题方便,应考虑尽量减少矢量的分解,即要尽量使矢量在坐标轴上。

②在两种分解方法中一般只分解一种物理量,而不同时分解两种物理量。

③物体受两个力作用时,也可以不用合成法而采用正交分解法。

3.我们一般将惯性系作为参考系来研究物体运动,但若将非惯性系作为

因为此时系统本身会有运动。如果要在此非惯性系中运用牛顿定理,那么需要引入一个等大反向的惯性力,引入惯性力之后,就可以像惯性系中用牛顿定理了。

比如水平向右匀加速运动的小车顶部用细线挂住一个重物,那么细线必定会往后面呈现一个斜度,如果站在地面来看,就是细线拉力在水平方向上的分力对重物会提供一个和小车一样的加速度,使得重物和小车保持相对静止。这是在地面上(惯性系)用牛顿定理分析的结果。

站在校车内部分析,重物相对于小车静止。由于小车有一个向右的加速度a。所以如果我们在此要用牛顿定理分析的话,必须引入惯性力,此惯性力方向和小车加速度方向相反,大小就是ma,也就是说给重物加了一个向左的大小为自身质量乘上小车加速度a的作用力,那么站在小车内部的我们就会看到重物在本身重力,绳子拉力,惯性力三力作用下静止!

上面是针对力来讲解的,如果是加速度,速度,位移什么的,你可以用绝对量=相对量+牵连量这个转换公式来进行转换,并且要知道,这三者并不是一成不变的,要灵活掌握。

比如说本题,站在地面的我们,此时考察重物的运动情况使,我们就可以把重物的对地速度看成是绝对速度,然后把小车的速度看成是牵连速度,最后把重物对小车的相对速度列出来,带入上面的公式就可以了。同样,如果我们此时站在小车上,那么地面速度此时就是牵连速度了,重物相对小车的速度就是绝对速度了,重物对于地面的速度就是相对速度了。所以要回根据题目灵活转换参考系。

参考系的变化放在数学上用数学的观点来理解就是向量的加减法。

Vab=Vac+Vcd+Vde+Veb,只要他们的角标连得起来,那么两者就相等,呵呵,

4.大学物理应用非惯性系牛顿定律解题时应该注意什么

知道应用牛顿运动定律解题时常采用正交分解应用牛顿第二定律解决的两类基本问题(1)已知物体的受力情况,求解物体的运动情况解决这类题目,一般是应用牛顿运动定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件,应用运动学公式,求出物体的运动情况,即求出物体在任意时刻的位置、速度及运动轨迹。

过程如下:(2)已知物体的运动情况,求解物体的受力情况解决这类题目,一般是应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出物体所受的其他外力。过程如下:所谓正交分解法是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法。

正交分解法是一种常用的矢量运算方法。其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算,从而简洁方便地解答问题。

正交分解法是运用牛顿运动定律解题的最基本方法,物体在受到三个或三个以上的不在同一直线上的力作用时,一般都用正交分解法。表示方法 注意:为减少矢量的分解,建立坐标系时,确定x轴正方向有两种基本方法。

(1)分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度,通常以加速度a的方向为x轴正方向建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上,分别求得x轴和y轴上的合力 。根据力的独立作用原理,各个方向上的力分别产生各自的加速度,得方程组: (2)分解加速度而不分解力若物体受几个互相垂直的力作用,应用牛顿定律求解时,若分解的力太多,比较繁琐,所以在建立直角坐标系时,可根据物体的受力情况,使尽可能多的力位于两坐标轴上,分解加速度a得到 ,根据牛顿第二定律得方程组说明:①在建立正交坐标系时,不管选取哪个方向为x轴正方向,所得的最后结果都一样。

但为了解题方便,应考虑尽量减少矢量的分解,即要尽量使矢量在坐标轴上。②在两种分解方法中一般只分解一种物理量,而不同时分解两种物理量。

③物体受两个力作用时,也可以不用合成法而采用正交分解法。

5.怎样区别惯性系和非惯性系

经典力学对力定义相当简单明了——力是物体对物体的作用,不错,相当简单明了!于是,人们认为只有具备两个或两个以上的物体才资格谈力,凡是谈到力则一定有施力物体,也有受力物体,这似乎与人们的生活实践相一致。

可是,当人们坐在车上,并以车为参照系时,我们发现车上的物体居然可以无缘无故地加速运动起来,似乎有一个力作用在物体之上,这是一个什么力呢?它具有什么性质呢?施力物体是什么?无论我们怎样努力寻找,始终无法把这个力的施力物体找出来。为了弄清楚原因,我们下了车,在地面上以地面为参照系再来观察一翻,这时,我们恍然大悟,原来当车一旦发生加速运动时,车上的物体就会在车相对于车厢加速运动起来,物体根本没有发生运动而是保持静止状态,物体并没有受到力的作用,当然我们找不到施力物体了。

可见,在不同参照系上观察物体的运动,观察的结果会截然不同! 于是,人们把参照系进行了分类,凡是牛顿第二定律能够适用的参照系称为惯性参照系,反之,牛顿第二定律不适用的参照系称为非惯性参照系。牛顿第二定律所谓是否适用,我们考虑的因素实际上是力的产生条件,如果具备力的产生条件,则必然符合牛顿第二定律。

通过总结,人们发现,凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参照系都是惯性参照系,而相对于地面做变速运动的参照系是非惯性参照系;在众多的惯性参照系中,相对地面静止的惯性参照系具有特殊的优点,把它叫做绝对惯性参照系。 人们惯性参照系进行了诸多的讨论同时,还对非惯性参照系进行了讨论。

一个物体在非惯性参照系中似乎在力作用下发生了加速运动,可是找不到其施力物体。为了迎合牛顿第二定律,人们假设了物体受到一个力的作用,这个力由物体的质量及其加速度的乘积决定,但是由于找不到施力物体,人们认为这不是一个真实存在的力,而是一个虚构的力,把这个力称为“惯性力”。

很明显,“惯性力”大小取决于物体的加速度大小,而物体的加速度大小实际又取决于非惯性参照系相对于惯性参照系的加速度。可见,经典力学在讨论非惯性参照系时,一刻也离不开惯性参照系,离开了惯性参照系就是寸步难行。

于是,经典力学最终落入了参照系循环的圈套!转动的非惯性参照系与科里奥利惯性力[编辑本段] 相对于惯性参照系做变速运动的参照系是非惯性参照系,在非惯性参照系中的物体会受到惯性力作用。转动也是一种变速运动,而且是一种经常可见的变速运动,如果以一个相对于地面转动的物体为参照系,那么物体在这个参照系中将受到两种惯性力的作用——离心惯性力与科里奥利惯性力。

而本文仅对科里奥利惯性力作相应的讨论,离心惯性力笔者在《论参照系》一文中再作必要的讨论。 对于科里奥利力,由于各方面的原因,笔者不能查阅与摘录最原始的关于科里奥利力的论述文献,在本文中谨摘录了《力学基础》(漆安慎、杜婵英编写,高等学校试用教材,高等教育出版社出版发行的1982年12月第1版)第125页的论述: 如前所述,当质点静止于匀速转动的参照系中,在其中将观察到质点受离心惯性力的作用。

若质点相对于匀速转动的参照系运动,则质点可能受到另一种惯性力,即科里奥利力。 参阅图2.35,水平光滑可绕铅直轴O转动。

设圆盘静止,小球在合力为零的情况下,自盘上A尚半径匀速运动运载B,无论从盘上盘下观点,小球均有相同的运动状态。假若圆盘现以恒定角速率转动,而处于盘上A点的小球只具有与A点相同的线速度,则经过很短的时间,可近似认为小球相对于惯性系已从原来盘上A所在的点匀速运动至A所在的点C,如图2.35(b)所示(注意有关图上为明显起见角度是夸大的).现在使圆盘转动时小球同时参与上述由A至B和由A至C这两种相对于惯性系的匀速直线运动,小球应到达图2.35(c)中D点,与此同时,小球原来所在半径已转过一定角度,由AB转至CD',从圆盘上看,小球没能保持在原来所在的半径上而落后一定DD'。

如果圆盘上有沿半径方向内壁光滑的狭槽,情况就不同了。设在槽内且处于A点的小球相对于惯性系仍具有上述沿AB和AC的速度,但这时由于受到槽的约束,经过一很短时间,小球将到达D'点,从而补足自D至D'的位移,如图2.36(a)所示,可见,在这一运动中,小球相对于惯性必然获得某种与半径垂直的附近加加速度,以补足位移DD'。

设小球沿半径垂直方向作匀变速度运动,用表示附加加速度的大小,表示小球自A运动到D'的时间,则在时间内,圆盘的角位移为,又因考虑到小球沿槽作匀速运动,表示它相对于圆盘刻槽的速率,有故与上式对比得 这一附加加速度是在惯性系中观察到的,称作科里奥利加速度,它产生于某相对相互作用力。质量为M的小球处于狭槽中,这个力只能是狭槽的边缘所施的挤压弹性力,此力应与狭槽垂直,且大小等于,如图2.36(a)所示。

现从圆盘这一非惯性系观察,小球仅沿槽作匀速度直线运动,按照牛顿第二定律,小球所受合力应为零。但小球已受到方才提到的力,故必存在一个惯性力与力平衡,则但方向与相反, 非惯性参照系下的物理学属性七定律及林氏三定律 笔者在诸多。

如何将非惯性系中物理量转化

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