2–4-伽利略相对性原理-非惯性系

上页下页末页退出首页上页下页末页退出首页一、伽利略相对性原理aa0a为常量amFamFaaa0（2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关.（1）凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系.伽利略相对性原理结论yzxx′y′z′OO′PΣ′Σ0vr'r0R上页下页末页退出首页二、非惯性系平动加速参考系中的惯性力m光滑桌面地面参考系：小球保持匀速直线运动.0NFFGGFN0vm光滑桌面0a0a没问题！满足牛二律小球为什么会运动？车厢参考系：小球加速度为.0a上页下页末页退出首页m0aPN定义：对某一特定物体惯性定律成立的参考系叫做惯性参考系（InertialSystem）。相对惯性系作加速运动的参考系为非惯性参考系(Non-inertialSystem)。问:此现象无法用牛顿定律说明,应如何解决?)(00amNFFG非惯性系中牛顿第二定律amamF00amFi平动非惯性系中惯性力0am上页下页末页退出首页上页下页末页退出首页（2）惯性力不是物体间的相互作用，不存在惯性力的反作用力,找不出它的施力物体。（3）在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系。（1）惯性力是引入的虚拟的力。注意上页下页末页退出首页惯性力的应用示例加速度计B—指针K—平衡弹簧C—表盘o—支点a.结构omCBKb.工作原理加速度计整体以加速度a运动时，m受惯性力作用，引起指针B偏转。CoKmama上页下页末页退出首页【例题2－6】如图2－16所示，一条细绳的两端各系着质量为m1、m2的两个物体，通过滑轮悬挂在车厢顶，绳与滑轮间的摩擦忽略不计，m1m2。若车厢以加速度向右加速运动时，m1静止不动。试求（1）绳对重物的拉力多大？（2）地板与m1之间的动摩擦因数至少多大？m1m2a图2－16示意图上页下页末页退出首页m1m2am1gfaxxyyTm2gm2am1aTNθ解：以车厢为参考系，对m1和m2进行受力分析对m1：0sin2amT0cos2gmT222agmT对m2：01gmNTNamf1)(22211agmgmam222agmT上页下页末页退出首页ml一个质量为m，悬线长度为l的摆锤，挂在架子上，架子固定在小车上，如图。求在下列情况下悬线的方向和线中的张力：（1）当小车沿水平面以加速度a1作匀加速直线运动时；（2）当小车沿斜面以加速度a2向上作匀加速直线运动时。【补充例题】上页下页末页退出首页θma1解：选小车作为参考系解题0sin11maTx方向：y方向：0cos1mgT2121agmTga1tanga1arctanθmT11maf上页下页末页退出首页θ′a20sin)](90cos[22maGTx方向：y方向：0cos)](90sin[2GT可解得θ′mT2xyαGa22maf上页下页末页退出首页22222cos)sin(gagmT2222sin2agagmcossin)tan(2gagcossinarctan2gag注：本题请同学们讨论小车向下作加速运动的情况。0（情况（1））sin2ga（小车在斜面上自由下滑）上页下页末页退出首页2－8什么是超重和失重？在失重情况下，蜡烛的火焰是什么形状？上页下页末页退出首页2－9用卡车运送集装箱，集装箱四周用绳索固定在车厢内，如图2-18所示。卡车紧急制动时，后面拉紧的绳索断开了。分别以地面和汽车为参照系，解释绳索断开的原因。图2-18上页下页末页退出首页三、惯性离心力与地球自转对物体重量的影响ABωωFFFimmRROO地面参考系：RmF2桌面参考系：0,0Fa设在匀角速转动的非惯性系中的虚拟力：惯性离心力RmFi202iiFRmFF（小球相对桌面静止）上页下页末页退出首页【例题2－7】由于地球的自转，故物体在地球表面所受的重力与物体所处的纬度有关，试找出它们之间的关系。解:在地面纬度处,物体的重力FG（视重）等于地球引力与自转效应的惯性离心力之矢量合，即iGFFFcos22RmrmFiRriFFooGF上页下页末页退出首页物体的重力FG在两极最大,赤道最小。mgRmMGF22RMGgcos2222iiGFFFFFRriFFooGF212cos21FFFFFFiiG12FFi由于，略去高次项cos1FFFFiG)cos105.31(23FFGcos105.332mgrmFFi