慣性力

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惯性力(inertial force)是指當物體加速時,慣性會使物體有保持原有運動狀態的傾向,若是以該物體為参照物,看起來就仿佛有一股方向相反的力作用在該物體上,因此稱之為慣性力。因為慣性力實際上並不存在,實際存在的只有原本將該物體加速的力,因此慣性力又稱為假想力(fictitious force)。它概念的提出是因为在非惯性系中,牛顿运动定律并不适用。但是为了思维上的方便,可以假想在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。加入惯性力后,牛顿运动定律成立。

例如,當公車刹車時,車上的人因為慣性而向前傾,在車上的人看來彷彿有一股力量將他們向前推,即為慣性力。然而只有作用在公車的刹車以及輪胎上的摩擦力使公車減速,實際上並不存在將乘客往前推的力,這只是慣性在不同参照系下的表现。

平动[编辑]

当系统相对于一惯性系存在一加速度\boldsymbol{a}时,则惯性力的大小遵从公式:\boldsymbol{F}=-m\boldsymbol{a}(m为物体质量[1]

转动[编辑]

在转动参照系中,物体同样受到惯性力。这时惯性力分为惯性离心力和科里奥利力

若物体对该参照系静止,则只受到惯性离心力。

F=m\omega^2r

\omega是参照系转动角速度,r是物体到转轴的距离,即半径。F的方向背离转轴。 [2]

若物体对该参照系运动,除了惯性离心力,还会受到科里奥利力

F_c=-2m\vec{\omega}\vec{v}

\vec{v}是物体相对参照系的速度矢量\vec{\omega}\vec{v}为两个矢量的叉乘[2]

常见的惯性力[编辑]

  1. ^ 程稼夫. 中学奥林匹克竞赛物理教程. 力学篇 2版. 中国科技大学出版社. 2013年6月: P106. ISBN 978-7-312-03193-9 (中文(中国大陆)‎). 
  2. ^ 2.0 2.1 程稼夫. 中学奥林匹克竞赛物理教程. 力学篇 2版. 中国科技大学出版社. 2013年6月: P110. ISBN 978-7-312-03193-9 (中文(中国大陆)‎).