第2章--质点动力学基础(2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,已知惯性参考系,如图所示。,系沿,x,轴方向以,匀速运动,y,x,z,o,2.,力学相对性原理,一、,力学相对性原理,2.4,非惯性参考系 惯性力,加速度变换,:,：力学定律在所有惯性系中都是相同的,.,K,系,K,系,则,:,速度变换,:,相对已知惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性参考系。,K,系中牛顿第二定律也适用，,1.,惯性参考系,：惯性定律定义的参考系。,如果,不是常矢量，,K,系相对,K,系以加速度,运动,则,K,系中：,K,系中：,K,系中牛顿定律不适用,二、非惯性参考系 惯性力,相对已知惯性系做加速运动的参考系都是非惯性参考系。,1.,非惯性参考系：,1.,选地面作参考系,小球保持静止,符合牛顿第二定律,2.,选车厢作参考系,小球向人运动,加速度为,不符合牛顿第二定律,但,小球水平方向不受力,如图：,大小为,方向与,反向,.,惯性力,质点在非惯性系中受力,K,系中：,K,系中：,在非惯性系中满足,虚拟力,惯性力,:,在非惯性系中,物体除受外力作用外,还受一个由于非惯性系而引起的惯性力的作用。,2.,惯性力的引入：,相互作用，,惯性力,是参考系加速运动引起的附加力，,本质上,是物体惯性的体现。,它不是物体间的,没有反作用力，,但,有真实的效果。,二战中的小故事：,a,0,美,Tinosa,号潜艇,携带,16,枚鱼雷,离敌舰,4000,码,发射,4,枚,斜向攻击,使敌舰停航,离敌舰,875,码,垂直攻击,发射,11,枚,均未爆炸！,在太平洋海域,敌舰体,撞针滑块,雷管,导板,鱼雷,v,撞针滑块,雷管,导板,鱼雷,v,分析：,S,F,0,近距、垂直, 滑块受摩擦,力大, 雷管不能被触发, 撞针滑块速度小,例：一升降机内有一光滑斜面。斜面固定在升降机的底板上，其,倾角为,。当升降机以匀加速度,a,1,上升时，物体,m,从斜面的顶点,沿斜面下滑，求物体相对于斜面的加速度以及相对于地面的加,速度。,m,解法 一： 以地面为参考系。,设物体相对斜面的加速度为,斜面对地面的加速度为,故物体对地面的加速度为,x,y,（惯性系）,在直角坐标系下，,相对地面的加速度为：,m,由物体受力分析，有,写成分量式：,解方程组，得,物体,m,相对地面的加速度：,x,y,解法 二 以作加速平动的升降机为参考系，是非惯性系。,物体受力：重力,斜面对它的正压力,惯性力,动力学方程为：,沿斜面向下方向和垂直斜面向上方向的分量式为：,解得,所得结果与解法 一 相同。,F,惯,三、转动参考系中的惯性力,1,2,拉力,T,为向心力，,对地面观察者,1,：物体做匀速圆周运动,对圆盘上的观察者,2,：,物体保持对圆盘相对静止，但受到绳子的拉力,T,因而物体还须受一附加的惯性力，称此惯性力为惯性离心力。,惯性离心力,匀角速转动,参考系中,静止,物体所受的惯性力。,“失重” 的概念,在自由降落的,电梯参考系,中,苹果受到,重力的作用,也受到惯性力的作用。,它们的合力为零,说苹果的,视重,为零,或说它处于完全“失重”状态。,在绕地球旋转的飞船中,地球对物体的引力和惯性,离心力抵消,也出现完全失重状态,。,完全失重状态,*,潮汐,潮汐是海水的周期性涨落现象，一天两次涨潮。,“,昼涨称潮，夜涨称汐,”,。,潮汐是月亮、太阳对,海水的引力以及地球,公转和自转的结果。,*,引潮力的解释,太阳参考系中地球的运动及受力分析,地心参考系中的太阳引力和惯性力,地球表面上有大量海水，由于引潮力存在的原故,海水被拉成一个椭球。,地球每转一周，地球上的各点，离太阳最远,和最近各有一次。所以，每天就有两次（而不是,一次）涨潮。,地球的涨潮落潮作用示意图,地球,太阳,涨潮,落潮,落潮,涨潮,同时考虑月球和太阳的,引潮力，,根据定量计算（略），,月亮的作用要比太阳的作用大,2,倍多。,每月有两次,月球、太阳和地球在同一直线上，,两种引潮力相加，就形成每月两次大潮。,每月有两次,月,-,地联线 与 日,-,地联线垂直，,月球的引潮力被太阳的引潮力抵消掉一部分，,就形成每月两次小潮。,月,月,日,地,地,大潮,小潮,日,引潮力常触发地震。,历史上地震常发生于阴历初一、十五附近（大潮期），如：,1976.,的阴历,7.2,唐山,1993.,的阴历,8.15,印度,1995.,的阴历,12.17,神户,引潮力不仅作用在流体上，它对固体也有作用，,使固体发生微小的形变。,所以 除,海水潮,外，还有,固体潮,。,3,科里奥利力（选学内容）,圆盘以匀角速度绕圆心沿顺时针转动，,上面固定一段沿圆盘半径导轨，导轨,上有一个质量为,m,的物体相对圆盘沿,轨道向外运动。,横向加速度,导轨作用力大小,科里奥利力,在地面参考系看，如果物体相对圆盘,静止，在,t,时间内，物体由,A,移动到,A,。,由于物体相对圆盘沿半径运动，,所以实际到达,B,点，相对地面参考系,有一个横向的附加路程。,就,是,惯性离心力,，,中,就是,科里奥利力。,在转动参考系中，要使牛顿第二定律,形式上,成立，,则在真实力外，还得加上,惯性力 。,当,物体在转动参考系中静止时，,就没有科氏力了。,巴黎，,这是在地球上验证地球转动的著名的实验。,摆锤,28kg,，,摆平面转动）,（傅科，,1851,，巴黎伟人祠，摆长,67m,，,顶视,1,1,2,2,3,地球,摆,(1),傅科摆,（,2,）落体偏东,从高,50m,的高处自由下落的石块着地时,偏东,5.4mm,。,(3),河岸冲刷，铁轨磨损（北半球右，南半球左）,北半球的科氏力,信风的形成,旋风的形成,（北半球）,（,4,）赤道附近的季（信）风,（北半球东北，南半球东南）。,（,5,）旋风的形成。,