惯性参考系

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牛顿运动定律成立的参考系,称为惯性参考系,简称惯性系。反之,牛顿运动定律不成立的参考系,称为非惯性参考系,简称非惯性系

经典力学中的惯性系[编辑]

对一切运动的描述,都是相对于某个参考系的。参考系选取的不同,对运动的描述,或者说运动方程的形式,也随之不同。人类从经验中发现,总可以找到这样的参考系:其时间是均匀流逝的,空间是均匀和各向同性的;在这样的参考系内,描述运动的方程有着最简单的形式。这样的参考系就是惯性系。

一个参考系是不是惯性系,只能由试验确定。最基本的判据就是牛顿运动定律成立与否。根据伽利略相对性原理,和一个惯性系保持相对静止或相对匀速直线运动状态的参考系也是惯性系。在实践中,人们总是根据实际需要选取近似的惯性参考系。比如,在研究地面上物体小范围内的运动时,地球是一个很好的惯性系。在研究太阳系天体的运动时,太阳是一个很好的惯性系。

惯性力[编辑]

非惯性系里的物体通常不能直接使用牛顿运动定律直接分析。但是如果根据所处的这个非惯性系相对于固定惯性系的运动情况,人为地引入一个“惯性力”,则可以在非惯性系里直接对物体进行分析,从而得出物体在非惯性系里的运动情况。

常见的惯性力有以下几种:

值得注意的是,惯性力只是人们为了便于直接在非惯性系里分析物体运动,而想象的一个力。這個力事實上是不存在的,因此也沒有反作用力。

广义相对论中的惯性系[编辑]

惯性系是不存在引力作用,不存在自身加速度的“自由”参考系。在经典力学中,这是一种理想参考系:由于宇宙空间中无处不存在引力,实际的惯性系是不存在的。在广义相对论中,由于引力作用和加速度是完全等效的,对于一个在引力场中作自由落体运动的参考系,引力作用和自身加速度的作用抵消。这样的参考系,是一个真实的“自由”参考系。由于引力场在空间中的分布是不均匀的,惯性系只可能是局域的,也被称为局域惯性参考系。宇宙中不存在全局惯性参考系

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