资源预览内容
第1页 / 共19页
第2页 / 共19页
第3页 / 共19页
第4页 / 共19页
第5页 / 共19页
第6页 / 共19页
第7页 / 共19页
第8页 / 共19页
第9页 / 共19页
第10页 / 共19页
亲,该文档总共19页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
1,非惯性参考系与惯性力以下内容只需了解,有兴趣的同学可进一步关注,2,牛顿运动定律只在惯性系中成立.为在非惯性系中用牛顿定律 求解物体的运动,需要引进适当的虚拟力.,虚拟力,若非惯性系相对惯性系平动时的加速度为 ,则,3,称为平移惯性力.真实力与惯性力的合力称为表现力.,“虚拟力”与“真实力”的区别:不能指出是哪个物体作用, 没有反作用力,所有质点都受力,只要选择 惯性系,就可消除惯性力.,例题26 一质量为m的木块静置于质量为M,倾角为 ,高为h的直角劈的顶部,劈置于水平面上,所有的 接触面都是光滑的,试用非惯性系观点,求木块m相对 斜面的加速度.,故,4,如图,坐标系 取在劈上 ,木块除受真实力 N和mg外,还受惯性力 .,代入式,即得,要求:把参考系建在地面上处理本题,比较其结果.,木块的运动方程为,5,思考:惯性力是真是假?,在导出非惯性系中运动定律的形式表示的过程中,不时冠以 虚拟力或假想力之定语于惯性力,以与真实作用力相区别,那 是为了免除初学时概念上的混淆.其实,惯性力所产生的物理后 果是真实的,惯性力也可以由测力器测出.过分强调惯性力的假 想性,这在物理思想上是要被质疑的.,6,1.相对于 系静止的点,惯性离心力,当物体并不位于过原点且垂直转轴的 平面上,离心力应写成,7,讨论:重力与纬度的关系,惯性离心力的特点: 离心力与转动参考系的转动角速度有关,与角速度是否 随时间变化无关;离心力与物体所在位置有关,与物体在转 动系中运动与否无关.,由于地球的自转,在地球上测得物体 的重力并非是物体的真实重力,而是表 观重力 .如图, 是物体所受引力P和 离心力 的矢量和,8,实际上由于自转效应,地球稍呈扁平, 较准确的结果是,9,而 与 的夹角 ,由图知为,在上面讨论中未区分引力质量 和惯性 质量 ,若要区分,则,如果惯性质量与引力质量不成正比,此 角将因物体的质 料不同而异。因而,若用细线将不同质料的物体悬挂起来,悬 线将取不同的方向。匈牙利物理学厄缶利用此原理,在1908年 完成了一个的证明引力质量与惯性质量成正比的令人信服的实 验。,10, 地球同步卫星定位于赤道上空,故地球同步卫星只能定位于赤道上空35630km.,11,2. 相对于 系作匀速运动的点,科里奥利力,若物体相对于转动参考系作相对运动,则由转动参考系的观 察者看来,除了惯性离心力外,物体还受到另一惯性力的作 用,此力称为科里奥利力(法国人G.Coriolis 1835年提出).,其切向速度不断增大,在 内,如图所示作辅助线。,12,显然,为使物体获得这个加速度,必须施物体向右的切 向力,在 时,在 弧段内可以应用匀变速直线运动公式.,13,可以证明,物体在圆盘内沿任何方向运动时,都将受到一个 与运动方向垂直的科氏力.在普遍情况下,若以圆盘为参考系,在盘中观察者看来,质点m 所作的是沿半径的匀速直线运动,因此,必须认为除了 力外,还有一个力 作用在物体上.这个力与真实力 大小相等,方向相反.其大小为,14,地球是一个匀速转动参考系,科里奥利力在地球上的表现:, 地面上北半球河流冲刷右岸,火车对右轨的偏压较大. 南半球则相反. 地球上自由落体偏东和火箭轨道的偏向。 水漏流场的旋汇北半球为逆时针旋汇,南半球相反。 天气图上,高、低气压环流能长期存在., 与相对速度成正比,故只有当物体相对转动参考系运动 时才能出现. 与转动角速度的一次方成正比. 力的方向总是与相对速度垂直,不会改变相对速度的大小.,科氏力特征:,15,解释:落体偏东,如图,在直角坐标系中讨论 在赤道平面内的自由落体.当不 考虑科氏力时,即科氏力的方向在水平面内指向东方,由此得沿y方向的运动方程,16,将上式积分,并代入初始条件:t=0, 得,设h=80m,而 ,得y=1.6cm,如果不是在赤道,而在纬度为 处,则落体偏东距离为,17,科里奥利力在地球上有以下的表现:,自由落体因受科里奥利力的作用,会向东偏斜。这可以用实验来演示,如图2.22,在旋转平台上装一个斜坡,让小球从斜坡的上方自由滚下,小球的运动将向旋转的前方偏斜,这就是落体偏东的演示。,18,科里奥利力在地球上有以下的表现:,在北半球的单摆由于受科里奥利力的作用,使摆球轨迹每次都向运动方向的右方偏斜,最后使摆平面沿顺时针方向转动,如图2.23。转动角速度为:,1851年傅科(J. L. Foucault,18191868)在巴黎伟人祠用长67米的摆做了实验,摆的振动周期 T=16.5秒,每摆动一次,摆面转动0.05o,经32小时,摆面转动一周,直接证明了地球在自转。,19,证明地球转动的摆:傅科摆,关于1851年傅科摆实验的版画,注意沙盘上画出的痕迹,当你有机会凝视这个缓慢转动着的傅科摆的时候,是否也会 像伽利略或者150年前观看傅科摆实验的观众那样发出由衷的赞叹:“地球真的是在转动啊!”,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号