第02章_運(yùn)動(dòng)及力 清華大學(xué)版大學(xué)物理

1、12.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 2.2 常見的幾種力常見的幾種力 2.3 基本的自然力基本的自然力 * 2.4 應(yīng)用牛頓定律解題應(yīng)用牛頓定律解題 2.5 非慣性系與慣性力非慣性系與慣性力 2.6 科里奧利力科里奧利力 *2.7 潮汐潮汐 *第第2章章 運(yùn)動(dòng)與力運(yùn)動(dòng)與力2牛頓的運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，它們是：牛頓的運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，它們是：第一定律第一定律 物體將保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀物體將保持靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變該狀態(tài)態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變該狀態(tài)。第二定律第二定律 運(yùn)動(dòng)的變化與所加的動(dòng)力成正比，并運(yùn)動(dòng)的變化與所加的動(dòng)力成正比，并且發(fā)

2、生在該力所沿的直線的方向上且發(fā)生在該力所沿的直線的方向上。第三定律第三定律 對于每一個(gè)作用，總有一個(gè)相等的反對于每一個(gè)作用，總有一個(gè)相等的反作用存在，兩個(gè)相互作用的物體對各自對方的作作用存在，兩個(gè)相互作用的物體對各自對方的作用的大小總是相等的，而指向是相反的用的大小總是相等的，而指向是相反的。2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律3第一定律第一定律 定義了定義了“慣性慣性”和和“力力” 。第二定律第二定律 給出了給出了“慣性參考系慣性參考系”概念概念。第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的說明關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的說明tmtpFd)d(dd 即：物體的動(dòng)量對時(shí)間的變化率于外力

3、成正比，即：物體的動(dòng)量對時(shí)間的變化率于外力成正比，并與外力同方向；當(dāng)時(shí)牛頓認(rèn)為質(zhì)量并與外力同方向；當(dāng)時(shí)牛頓認(rèn)為質(zhì)量m與它的與它的速度無關(guān)，所以第二定律也表示為速度無關(guān)，所以第二定律也表示為amtmF dd4質(zhì)量質(zhì)量 m 的的 SI 單位：千克，單位：千克，kg力力 F 的的 SI 單位：牛單位：牛頓頓，N，1N=1kg m/s 牛頓第二定律在直角坐標(biāo)系中的分量式：牛頓第二定律在直角坐標(biāo)系中的分量式： Fx = m ax ， Fy = m ay ， Fz = m az 對于平面曲線運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律在沿著切對于平面曲線運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律在沿著切向和法向的分量式：向和法向的分量式： Ft = m

4、at ， Fn = m an 力的疊加原理：力的疊加原理： 當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，這些力的共當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，這些力的共同效果與這些力的矢量和同效果與這些力的矢量和 稱為稱為“合力合力” 的的效果相同。效果相同。52112FF 第一個(gè)物體對第二個(gè)物體的作用力矢量，等于第第一個(gè)物體對第二個(gè)物體的作用力矢量，等于第二個(gè)物體對第一個(gè)物體的作用力矢量的負(fù)值。二個(gè)物體對第一個(gè)物體的作用力矢量的負(fù)值。 可以用可以用16字概括牛頓第三定律的意義：字概括牛頓第三定律的意義： 作用力與反作用力作用力與反作用力同時(shí)存在，分別使用，方向同時(shí)存在，分別使用，方向相反，大小相等。相反，大小相等。牛頓第三

5、定律的數(shù)學(xué)表示為牛頓第三定律的數(shù)學(xué)表示為6量綱量綱 SI基本量基本量 導(dǎo)出量導(dǎo)出量名稱名稱 長度長度 時(shí)間時(shí)間 質(zhì)量質(zhì)量 速度速度, 量綱量綱 L T M LT -1單位單位 米米 秒秒 千克千克 米米/秒秒符號符號 m s kg m/s基本量的量綱的指數(shù)稱為基本量的量綱的指數(shù)稱為“量綱指數(shù)量綱指數(shù)” 運(yùn)用量綱檢驗(yàn)公式正誤運(yùn)用量綱檢驗(yàn)公式正誤 : F mv2 MLT -2 ML2 T -2 7急動(dòng)度急動(dòng)度* 質(zhì)點(diǎn)的加速度對時(shí)間的質(zhì)點(diǎn)的加速度對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，其定義式為導(dǎo)數(shù)，其定義式為又稱又稱“加加速度加加速度” ，英文，英文“jerk”。 在交通、航空和航天等工程設(shè)計(jì)中，不但要在交通、航空和航天等

6、工程設(shè)計(jì)中，不但要考慮人在生理和心理上對加速度的承受力，也考慮人在生理和心理上對加速度的承受力，也考慮對急動(dòng)度的適應(yīng)限度。考慮對急動(dòng)度的適應(yīng)限度。 “猝變動(dòng)力學(xué)猝變動(dòng)力學(xué)”(jerk dynamics)研究領(lǐng)域涉及研究領(lǐng)域涉及急動(dòng)度概念。急動(dòng)度概念。tajdd 81. 重力重力 W = mg 是物體在地球表面附近受到的地球引力。是物體在地球表面附近受到的地球引力。2.2 常見的幾種力常見的幾種力 2. 彈性力彈性力 f = - - kx 上式為彈簧受到的彈性力上式為彈簧受到的彈性力 f 與彈簧長度的改變與彈簧長度的改變 x 所滿足的胡克定律，所滿足的胡克定律， k 為彈簧的勁度系數(shù)，負(fù)為彈簧的

7、勁度系數(shù)，負(fù)號表示彈性力方向與彈簧形變方向相反。號表示彈性力方向與彈簧形變方向相反。其他形式的彈性力：兩個(gè)物體接觸表面之間的正其他形式的彈性力：兩個(gè)物體接觸表面之間的正壓力；拉緊的繩子內(nèi)部各段之間的拉力壓力；拉緊的繩子內(nèi)部各段之間的拉力(張力張力)。x0 xmkf93. 摩擦力摩擦力 滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力 f k= k N 兩個(gè)物體相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著兩個(gè)物體接觸面兩個(gè)物體相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著兩個(gè)物體接觸面切向的相互作用力，與其間的正壓力切向的相互作用力，與其間的正壓力N 成正比，成正比， k為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取決與接觸面材料和狀態(tài)。為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取決與接觸面材料和狀態(tài)。 最大靜摩擦力最大靜摩擦力 f

8、 s max= s N 當(dāng)兩個(gè)物體相對靜止而有相對滑動(dòng)的趨勢時(shí)，當(dāng)兩個(gè)物體相對靜止而有相對滑動(dòng)的趨勢時(shí)，兩個(gè)物體之間存在阻礙滑動(dòng)趨勢的靜摩擦力，該兩個(gè)物體之間存在阻礙滑動(dòng)趨勢的靜摩擦力，該力可以從零增加到最大值，最大靜摩擦力力可以從零增加到最大值，最大靜摩擦力f smax與與兩個(gè)物體之間的正壓力兩個(gè)物體之間的正壓力N 成正比，成正比， s為靜摩擦系為靜摩擦系數(shù)，通常數(shù)，通常 s k 。104. 流體曳力流體曳力 流體中運(yùn)動(dòng)的物體會受到流體曳力流體中運(yùn)動(dòng)的物體會受到流體曳力(粘滯阻力粘滯阻力)，當(dāng)物，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度較小時(shí)，流體曳力體運(yùn)動(dòng)速度較小時(shí)，流體曳力fd 與相對速率與相對速率 成正比，成正

9、比， fd = k 比例系數(shù)比例系數(shù) k 決定于物體的大小形狀和流體的密度和粘度決定于物體的大小形狀和流體的密度和粘度等性質(zhì)。等性質(zhì)。 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，流體曳力當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，流體曳力fd 還與相對速率還與相對速率 的平方有關(guān)。的平方有關(guān)。在空氣中物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的曳力為在空氣中物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的曳力為2d12fCA其中其中 是空氣密度，是空氣密度，A是物體的有效橫截面積是物體的有效橫截面積, C是與相是與相對速率有關(guān)的曳引系數(shù)，一般在對速率有關(guān)的曳引系數(shù)，一般在0.4到到1.0之間。之間。11終極速率終極速率 物體在空氣中下落時(shí)，在重力和曳力的共同作用下，物體在空氣中下落時(shí)，在重力和

10、曳力的共同作用下，所能達(dá)到的最高速率為終極速率所能達(dá)到的最高速率為終極速率t2mgCAv例如：半徑為例如：半徑為1.5mm的雨滴的終極速率約為的雨滴的終極速率約為7.4m/s， 降落傘下降的終極速率為降落傘下降的終極速率為5m/s左右。左右。125. 表面張力表面張力 液體表面存在著各部分之間相互拉緊的力。在液面液體表面存在著各部分之間相互拉緊的力。在液面上取一長度為上取一長度為 l 的分界線，兩側(cè)液體表面作用在分界線的分界線，兩側(cè)液體表面作用在分界線上的表面張力上的表面張力 F 與與 l 成正比，成正比， F = l公式中的公式中的 (N/m)為表面張力系數(shù)，其大小與液體種類為表面張力系數(shù)，

11、其大小與液體種類和溫度有關(guān)。和溫度有關(guān)。 露水水滴和肥皂泡呈球形表面張力的作用結(jié)果。露水水滴和肥皂泡呈球形表面張力的作用結(jié)果。131. 萬有引力萬有引力 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律：牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律：任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都相互吸引，該引力的大小任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都相互吸引，該引力的大小 f 與與它們的質(zhì)量它們的質(zhì)量m1和和m2的乘積成正比，與它們的距的乘積成正比，與它們的距離離 r 的平方成反比的平方成反比2.3 基本的自然力基本的自然力 *221rmGmf 式中式中 G 為引力常量，為引力常量， G = 6.67 10-11 N m2/kg214 電磁力為帶電體之間的作用力，磁力是電力的一種表電磁力為帶

12、電體之間的作用力，磁力是電力的一種表現(xiàn)，分子和原子間的作用力，物體之間的摩擦力，流體現(xiàn)，分子和原子間的作用力，物體之間的摩擦力，流體阻力和表面張力等等，從根本上說都是電磁力。阻力和表面張力等等，從根本上說都是電磁力。 庫侖定律給出兩個(gè)相距庫侖定律給出兩個(gè)相距 r遠(yuǎn)的靜止的帶電量為遠(yuǎn)的靜止的帶電量為q1和和q2的點(diǎn)電荷之間的作用力的點(diǎn)電荷之間的作用力f2. 電磁力電磁力221rqkqf 在在SI中上式中的比例系數(shù)中上式中的比例系數(shù) k = 9 109 N m2/C2靜電力與引力比較：靜電力與引力比較：兩個(gè)相鄰的質(zhì)子之間的靜電力是萬有引力的兩個(gè)相鄰的質(zhì)子之間的靜電力是萬有引力的1036倍。倍。電荷

13、之間的電磁力以電荷之間的電磁力以光子作為傳遞媒介光子作為傳遞媒介。15 在原子核內(nèi)，克服質(zhì)子間的電磁排斥力而將質(zhì)在原子核內(nèi)，克服質(zhì)子間的電磁排斥力而將質(zhì)子和中子束縛在一起的力。子和中子束縛在一起的力。 強(qiáng)力存在于強(qiáng)子強(qiáng)力存在于強(qiáng)子(中子、質(zhì)子和介子等中子、質(zhì)子和介子等)之間。之間。3. 強(qiáng)力強(qiáng)力強(qiáng)力作用范圍和特點(diǎn)：強(qiáng)力作用范圍和特點(diǎn)：距離距離10-15 m，強(qiáng)力可忽略；，強(qiáng)力可忽略；距離在距離在0.4 10-15 m10-15 m之間，表現(xiàn)為引力；之間，表現(xiàn)為引力；距離在距離在 0.4 10-15 m ，表現(xiàn)為斥力。，表現(xiàn)為斥力。16 存在于各種粒子之間，其力程存在于各種粒子之間，其力程(作用

14、范圍作用范圍)比強(qiáng)比強(qiáng)力還要小力還要小 (10-17 m)，還要弱，還要弱(比強(qiáng)力小比強(qiáng)力小106倍倍) ，兩個(gè)相鄰質(zhì)子間的弱力大約僅有兩個(gè)相鄰質(zhì)子間的弱力大約僅有10-2N 。4. 弱力弱力171. 認(rèn)物體認(rèn)物體 選擇適當(dāng)?shù)奈矬w作為分析對象。選擇適當(dāng)?shù)奈矬w作為分析對象。2. 看運(yùn)動(dòng)看運(yùn)動(dòng) 分析對象的各運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量和其關(guān)系。分析對象的各運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量和其關(guān)系。3. 查受力查受力 確定對象受力情況。確定對象受力情況。4. 列方程列方程 根據(jù)牛頓定律在設(shè)定坐標(biāo)系列方程求解。根據(jù)牛頓定律在設(shè)定坐標(biāo)系列方程求解。2.4 應(yīng)用牛頓定律解題應(yīng)用牛頓定律解題18解：題意磚塊加速度為零，與皮帶無相對滑動(dòng)，解：題意磚

15、塊加速度為零，與皮帶無相對滑動(dòng)，則牛頓第二定律的則牛頓第二定律的 x 方向分量式方向分量式 - m g sin + fs = 0故：故： fs = m g sin 注意：注意：由于靜摩擦力由于靜摩擦力fs的最大值為的最大值為 sN = s mg cos ，所以此題中已知條件應(yīng)當(dāng)滿足所以此題中已知條件應(yīng)當(dāng)滿足 tan s 例題例題2.1 傾斜角為傾斜角為 的的皮帶傳輸機(jī)上，質(zhì)量為皮帶傳輸機(jī)上，質(zhì)量為m的磚塊與皮帶間摩擦系數(shù)為的磚塊與皮帶間摩擦系數(shù)為 s，求皮帶向上勻，求皮帶向上勻速輸送磚塊時(shí)，皮帶對磚塊的靜摩擦力。速輸送磚塊時(shí)，皮帶對磚塊的靜摩擦力。Nmgfsyx19解解: (1)將牛頓定律用于

16、將牛頓定律用于m1和和m2 - F+ T=m1a1 = 0 T- m2g =m2a2 = 0可得可得 F = m2g =19.6N例題例題2.2 光滑桌面上物塊光滑桌面上物塊m1=5.0kg經(jīng)無摩擦定滑輪與物經(jīng)無摩擦定滑輪與物塊塊m2=2.0kg相連。相連。(1)F=?時(shí)可使兩物塊靜止時(shí)可使兩物塊靜止? (2) F=30N時(shí)求物塊加速度和繩張力時(shí)求物塊加速度和繩張力T; (3)F為多大時(shí)為多大時(shí)T=0 ？Fa1Toyxm1m2Ta2m2g(2)當(dāng)當(dāng)F=30N, 將牛頓定律用于將牛頓定律用于m1和和m2 - F+ T=m1a 和和 T- m2g =m2a可得可得)s/m(49. 12212 mm

17、Fgma負(fù)號說明負(fù)號說明a的方向?yàn)椋旱姆较驗(yàn)椋簃1向左向左 ，m2向上。向上。(3) T= 0時(shí)時(shí)m2和和m1的加速度為的加速度為g，則，則F應(yīng)當(dāng)向右，大小為應(yīng)當(dāng)向右，大小為 F=m1g = 49 N20解：對于解：對于 位置的珠子列出切向牛頓第二定律位置的珠子列出切向牛頓第二定律 mgcos = mdv/dt利用利用 v = ds/dt 和和 ds = ld ，可將，可將 dt 消去而得到消去而得到 dv/dt = vdv/ ld ，故，故 g l cos d = vdv作積分作積分例題例題2.3 珠子珠子m懸于長度懸于長度 l 繩下端繩下端, 繩上繩上端系于墻上端系于墻上, 將繩子珠子水平

18、拉緊將繩子珠子水平拉緊, 自靜自靜止?fàn)顟B(tài)擺下止?fàn)顟B(tài)擺下, 求下擺至位置時(shí)珠子速率求下擺至位置時(shí)珠子速率和繩上張力。和繩上張力。Tmglv 00cos ddvgl v v, 計(jì)算可得計(jì)算可得2singlv由此結(jié)果和由此結(jié)果和 位置的珠子的法向牛頓第二定律位置的珠子的法向牛頓第二定律 T- mgsin = mv2 / l可得到可得到 T = 3mgsin 21解：解：物體在空氣中下落時(shí)，在重力和曳力相等時(shí)，物體在空氣中下落時(shí)，在重力和曳力相等時(shí)，達(dá)到的終極速率為達(dá)到的終極速率為例題例題2.4 跳傘員質(zhì)量跳傘員質(zhì)量80kg, 從從4000m高空飛機(jī)中跳高空飛機(jī)中跳出，伸展四肢水平下落時(shí)有效橫截面積為

19、出，伸展四肢水平下落時(shí)有效橫截面積為0.6m2, 設(shè)空氣密度設(shè)空氣密度1.2kg/m3和曳引系數(shù)和曳引系數(shù)C= 0.6，求其下落，求其下落時(shí)的終極速率時(shí)的終極速率。 比非伸展下落的終極速率比非伸展下落的終極速率280m/s小得多，但仍小得多，但仍然與提速后高速列車的車速相當(dāng)，跳傘員接近地然與提速后高速列車的車速相當(dāng)，跳傘員接近地面前要打開降落傘，使終極速率降為面前要打開降落傘，使終極速率降為5m/s左右。左右。t22 80 9.860m/s0.6 1.2 0.6mgCAv22解：鐵塊不滑動(dòng)的條件是最大靜摩擦力大于等于解：鐵塊不滑動(dòng)的條件是最大靜摩擦力大于等于所需向心力，所需向心力， fs ma

20、n ，即，即 smg mr 2例題例題2.5 水平圓盤繞中心豎直軸勻速旋轉(zhuǎn)，離盤水平圓盤繞中心豎直軸勻速旋轉(zhuǎn)，離盤中心中心r=20cm處放一小鐵塊，其與圓盤間靜摩擦系處放一小鐵塊，其與圓盤間靜摩擦系數(shù)數(shù) s=0.4, 求鐵塊開始滑動(dòng)時(shí)圓盤的轉(zhuǎn)速求鐵塊開始滑動(dòng)時(shí)圓盤的轉(zhuǎn)速(r/min)。r0.4 9.84.43(rad /s)0.2sgr當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速超過當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速超過42.3(r/min)時(shí)，鐵塊開始滑動(dòng)。時(shí)，鐵塊開始滑動(dòng)。min)r/(3 .422 n23例題例題2.6 開普勒第三定律。谷神星直徑約。谷神星直徑約960km的公轉(zhuǎn)周期為的公轉(zhuǎn)周期為1.67 103d，以地球公轉(zhuǎn)為參考，以地球公轉(zhuǎn)為

21、參考，求谷神星公轉(zhuǎn)的軌道半徑。求谷神星公轉(zhuǎn)的軌道半徑。解：以解：以 r 表示軌道半徑，表示軌道半徑， T為公轉(zhuǎn)周期，為公轉(zhuǎn)周期， M 為太為太陽質(zhì)量，陽質(zhì)量， m 為地球質(zhì)量，為地球質(zhì)量， 根據(jù)引力等于向心力根據(jù)引力等于向心力2224TmrrMmG 上式右端與行星無關(guān)，可見行星公轉(zhuǎn)周期的平上式右端與行星無關(guān)，可見行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道半徑的立方成正比，此結(jié)果稱為行方與它的軌道半徑的立方成正比，此結(jié)果稱為行星運(yùn)動(dòng)的星運(yùn)動(dòng)的開普勒第三定律開普勒第三定律。GMrT2324 24續(xù)例題續(xù)例題2.6以以 r1 ，T1表示地球軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期，以表示地球軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期，以 r2 ，T2表示谷神

22、星軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期，則表示谷神星軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期，則可得可得32223121rTrT 這一數(shù)值在火星和木星的軌道半徑之間，這一數(shù)值在火星和木星的軌道半徑之間，實(shí)際上在火星和木星之間存在一個(gè)小行星帶。實(shí)際上在火星和木星之間存在一個(gè)小行星帶。)(1013. 43651067. 11050. 1113/23113/21212m TTrr25解：肥皂泡大小穩(wěn)定時(shí)，左半解：肥皂泡大小穩(wěn)定時(shí)，左半個(gè)肥皂泡球面的力平衡要求泡個(gè)肥皂泡球面的力平衡要求泡內(nèi)壓強(qiáng)對半球面的合力內(nèi)壓強(qiáng)對半球面的合力Fin等于等于泡外壓強(qiáng)對半球面的合力泡外壓強(qiáng)對半球面的合力Fext與與表面張力合力表面張力合力Fsur 之和之和 F

23、in = Fext + Fsur例題例題2.7 直徑為直徑為2.0cm的球形肥皂泡內(nèi)部氣體的壓的球形肥皂泡內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)強(qiáng)pin比外部大氣壓強(qiáng)比外部大氣壓強(qiáng) po 大多少大多少? 設(shè)肥皂泡表面張?jiān)O(shè)肥皂泡表面張力系數(shù)力系數(shù) =0.025 N/m。FinFextFsur即：即： pin R2= 22 R+ p0 R2由此可得由此可得 pin - - p0= 4 /R = 10.0 (Pa)泡內(nèi)壓強(qiáng)要比泡外壓強(qiáng)大十個(gè)帕斯卡。泡內(nèi)壓強(qiáng)要比泡外壓強(qiáng)大十個(gè)帕斯卡。261. 慣性系：慣性系：牛頓定律僅適用于慣性參照系。牛頓定律僅適用于慣性參照系。 地球坐標(biāo)系可近似為慣性參照系，相對于慣地球坐標(biāo)系可近似為慣性

24、參照系，相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體可以視為慣性系。性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體可以視為慣性系。2.5 非慣性系與慣性力非慣性系與慣性力2. 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的相對性處理非慣性系問題運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的相對性處理非慣性系問題 設(shè)地面參照系為設(shè)地面參照系為S，在其中的物體，在其中的物體m受到合力受到合力F作用，產(chǎn)生的加速度作用，產(chǎn)生的加速度a滿足滿足 F = ma； 而對于另一個(gè)相對于而對于另一個(gè)相對于S以加速度以加速度a0做直線運(yùn)動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)的參照系的參照系S 而言而言，物體的加速度為，物體的加速度為 a =a - - a0 ，兩，兩式可合并為式可合并為 F = m (a + a0 ) 或者或者 F - - m

25、 a0 = ma 273. 運(yùn)用牛頓第二定律形式上處理非慣性系問題運(yùn)用牛頓第二定律形式上處理非慣性系問題 在非慣性參照系在非慣性參照系S 中觀察中觀察物體的加速度物體的加速度 a ，并，并且形式上運(yùn)用牛頓第二定律的話，要引入慣性力且形式上運(yùn)用牛頓第二定律的話，要引入慣性力Fi ，慣性力慣性力Fi的方向與的方向與S 系的加速度方向相反，系的加速度方向相反，而大小等于而大小等于物體質(zhì)量物體質(zhì)量m與非慣性參照系與非慣性參照系S 相對于相對于慣性參照系慣性參照系S的加速度的加速度a0的乘積，的乘積， Fi = m a0在非慣性系中的形式上的牛頓定律為在非慣性系中的形式上的牛頓定律為 F +Fi = m

26、 a 慣性力是一種虛擬力，不是物體間的相互作用，慣性力是一種虛擬力，不是物體間的相互作用，也沒有反作用力。也沒有反作用力。28解：小球相對于車廂的加速度解：小球相對于車廂的加速度a 為零，其受到重力為零，其受到重力mg 和拉力和拉力T 之之外，還因車廂是非慣性系而受到外，還因車廂是非慣性系而受到慣性力慣性力Fi，受力圖如圖示，車廂，受力圖如圖示，車廂參照系中牛頓定律在形式為參照系中牛頓定律在形式為例題例題2.8 水平軌道上車廂以加速度水平軌道上車廂以加速度a0行進(jìn)，在其行進(jìn)，在其天花板上靜止懸掛著一質(zhì)量為天花板上靜止懸掛著一質(zhì)量為m的小球，試以車的小球，試以車廂為參照系求出懸線與豎直方向夾角。廂為參照系求出懸線與豎直方向夾角。T sin - - Fi = ma x=0T cos - - mg = ma y=0，其中的其中的Fi = ma0aoTmgFi從兩式中消去從兩式中消去T 可得可得 = arctan(a0/g)29 在轉(zhuǎn)盤上觀察小鐵塊，其靜止而在轉(zhuǎn)盤上觀察小鐵塊，其靜止而加速度為零；而轉(zhuǎn)盤是非慣性系，加