力學(xué)小論文~~~非慣性系中的離心慣性力

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1、MechanicsEssay題目.：.非慣性系電的離心慣性力Title:Non-inertialcentrifugalforceofinertiain姓名：zzy09專業(yè)：物理學(xué)內(nèi)容我們?cè)诟咧袝r(shí)學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)，包括其中的特例勻速圓周運(yùn)動(dòng)。我們?cè)诟咧袝r(shí)運(yùn)用牛頓第二定律很容易得到向心力F=ma向。顯然,若是勻速圓周運(yùn)動(dòng)則有,從而很容易得至I」2Fmwr向或2.VF=m向。那么，我們依據(jù)這個(gè)公式也很容易解決與轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題。比如說(shuō)，單擺運(yùn)動(dòng)或者是一般的擺動(dòng)問(wèn)題，桿的下端固定一個(gè)小球涉及到一些簡(jiǎn)單的行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，我們都可以運(yùn)用上面的公式解決

2、。下面是一道關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。題意如下：如圖(a)所示，一光滑圓盤以勻速速率w繞鉛直軸轉(zhuǎn)動(dòng),在圓盤上用長(zhǎng)為r的輕繩將質(zhì)量為m的小球系于盤心且小球相對(duì)于圓盤靜止，即隨圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求拉力F拉O顯然，小球受到重力、支持力、及拉力。而重力與支持力大小相等方向相反。所以，我們可以這樣理解：拉力為小球轉(zhuǎn)動(dòng)提供向心力，即FF拉向。那么，我們可以依據(jù)上述公式得到如下結(jié)論：22VFmwrpm拉或拉。這樣此題解答完畢。r但是，如果再仔細(xì)分析此題，或更進(jìn)一步分析，那么不難發(fā)現(xiàn)，我們解答此題是以地面為參考系的。根據(jù)參考系的分法及牛頓定律的適用性可知，地面屬

3、于慣性系且牛頓第二定律是適用的。但是，如果我們以圓盤為參考系，那么我們可以得到如下結(jié)論:小球受到了拉力2卻相對(duì)于圓盤靜止,這與牛頓定律相悖。顯然，此時(shí)牛頓第二定律并不適用。到拉力F拉我們?cè)谝詧A盤為參考系為題，作如下分析（如圖b所示）：小球受但處于靜止?fàn)顟B(tài)。我們?yōu)榱耸剐∏颉笆芰ζ胶狻币胍粋€(gè)假想的力離心慣性力，表示為F,使fF■則有=2Fmwr即有f*mao拉。那么此時(shí)，我們可以說(shuō)：牛頓第二定律仍然可以從以上的分析及離心慣性力的引入，我們不難發(fā)現(xiàn)：離心慣性力這種假想力的引入就是為了是牛頓第二定律能夠在非慣性系中使用，方便我們解答相類似的問(wèn)題

4、。確實(shí)，離心慣性力的引入為我們解決問(wèn)題帶來(lái)方便，讓牛頓第二定律不僅僅適用于慣性系中的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，而且適用于非慣性系中的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，從而擴(kuò)大了牛頓第二定律的適用范圍。離心慣性力在解釋現(xiàn)實(shí)生活中的一些現(xiàn)象方面發(fā)揮著極為重要的作用。例如，人站在游樂(lè)場(chǎng)中的轉(zhuǎn)盤上而不會(huì)掉下去。又比如，游樂(lè)園中人把摩托騎在轉(zhuǎn)輪上做一些表演。這些都是現(xiàn)實(shí)生活中一些應(yīng)用離心慣性力的例子。最后，我們?cè)倩氐介_始的那道題。通過(guò)觀察這道題，我們可以發(fā)現(xiàn)引入離心慣性力與未引入離心慣性力雖然結(jié)果一樣，但是在本質(zhì)上有著不同：一個(gè)是非慣性系，一個(gè)是慣性系。但它們都不妨礙牛頓第二定律的應(yīng)用。

5、這就是引入離心慣性力的意義所在。