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轨道车理论知识基础-惯性系与非惯性系

小花 2004/3/13 22:00:40

初中或者高中的物理里..告诉我们这样一个事实..运动是相对的..
要说运动...就应该有一个参照系...

鉴于论坛的实际情况...小花在这里把问题说得通俗易懂一些..
先看下图:

图中是一节正在加速的车厢...比如公共汽车正在起步..
兰色的物体是一只漂浮在其中的气球..
有过乘车经历的朋友都知道...当车启动时...在车里的人会看到气球向后移动了..
如果车起步的劲头很足...车里的人也会感觉到被向后推着...

这个看似简单的问题...其实并没有这么简单..
是不是有人想过..这个气球..怎么会象后移动呢?
车里的人...又怎么会有被推着的感觉呢?

其实..刚才所看到的或者感觉到的一切现象..都是在车内发生的..
也就是说...我们说气球向后运动或者人被向后推...它的参照系是以车为标准的..

换个角度来看..一个在地面上的人...他看到的是什么呢?
他会看到...气球在原地没有动!
很简单的道理...没有任何外力(忽略空气阻力)去推气球...气球怎么会动呢?

让我们来看看问题的根源...也就是为什么气球会在车里突然向后运动?
很容易想到...气球象后运动..是因为一件事情..车启动了..
用科学的话说..车具有了向前的加速度..车内的物体就象后运动!

为了对于一些问题分析的简单化..物理学家在这里引入了一个概念..非惯性系..
我们平时所在的参照系...大多都是惯性的...
只有类似车厢之类的具有加速度的参照系..才是非惯性的..
非惯性系有一个特点..那就是在其中的物体..会受到一个额外的虚拟力的作用..
这个力的作用点在物体的重心..大小和非惯性系相对于惯性系的加速度, 物体自身的质量成正比..方向和加速度相反..
图中车的加速度为a..气球的质量为m..则其在车厢内可以看作是受到了一个大小为ma的向后的力的作用..

了解了以上概念..对于分析轨道车在弯道或是直道中加减速的状态..可以起到简化的作用..

相关文章可参照:
轨道车在弯道的纵向受力模型


[此贴子已经被FlowJZH于2004-3-13 22:35:37编辑过]

Lee 2004/3/16 1:37:13

相当具体,不过我还想补充一点,就是要考虑到摩擦力的存在。我们还用人站在车中为例,车子刚启动时人会向后倒的原因在于人的脚与车是最直接的接触,所以车从静止转变到运动,人的脚就会因为摩擦力很快的改变原有的静止的状态,也会跟着车一起向前运动;可是这是人的身体并没有把这个摩擦力传到全身,所以人的身体仍然保持着静止的状态。这就是向后倒(或是被人推)的原因。
因此我们也应该考虑到摩擦力在轨道车中的巨大作用!

四驱悠悠 2004/3/21 10:56:51

呵呵 这个到是很有意思......
我记得在初中时学过的一道题目.........和这个差不多.........
说的是一辆正在往前行使的火车内,有一个人如果原地跳起,落地后是在原地还
是往后移动了.......
当时,为了这个题目可谓是绞尽脑汁.........

不过我认为,那个人落地后当然在原地.......理由很简单.........因为他在火车内,火车在
前进,当他跳起时身体也存在了惯性.........


小花 2004/3/21 18:16:17

恩恩..这个说法说对了一半...
高中物理里似乎经常用这种问题来考察同学对于"惯性"的理解..

但是这个问题的前提是"一辆正在往前行使的火车"必须是匀速行驶的..
这样才能得到"落地后在原地"的结果...
如果或者在加速或者减速...则结果就要变化...

用上面说的原理分析..就很清楚了..
匀速的时候..加速度a为零...那么人相对于车没有额外的虚拟力的作用..所以会回到原地..
反之有了额外的力...就不会回到原地了..

四驱悠悠 2004/3/22 19:35:17

引用小花2004-3-21 18:16:17的发言:
恩恩..这个说法说对了一半...
高中物理里似乎经常用这种问题来考察同学对于"惯性"的理解..

但是这个问题的前提是"一辆正在往前行使的火车"必须是匀速行驶的..
这样才能得到"落地后在原地"的结果...
如果或者在加速或者减速...则结果就要变化...

用上面说的原理分析..就很清楚了..
匀速的时候..加速度a为零...那么人相对于车没有额外的虚拟力的作用..所以会回到原地..
反之有了额外的力...就不会回到原地了..


由此可以知道........
如果
有了额外的力.......
那个人的落地的地点就会改变..........
就好象火车突然从100公里/小时突然加速到150公里/小时............

后果就是.......人落地的地点不说不定会改变......而且落地时还会摔一跤......

我将于4月10日中午左右汇款,金额为76元 订单号为20064955348

Remice 2004/4/3 11:00:33

参考系。。。高中的物理力学我学得不是很好。。。。。

旋舞飞轮 2004/4/12 20:19:28

说句不相干的话!什么时候能看到火车能在人跳起的短暂时间内由100加速到150啊!嗬嗬

[灌水]关于我的校园趣闻

小鄭 2004/5/14 2:30:04

這問題要再吹毛求疵下去.........

答案是是誰都無法挑起來再回到原地.......因為一定有誤差值的存在,哪怕是0.01mm。

烟头小子 2004/5/24 11:17:39

“误差是不可避免的”初中老师老这么说,“所以呢~!我们要多次测量就平均值,这样能减少误差,但不能避免误差~!”呵呵。。。。。但是,实际的东西还是要靠些理论来支持嘛。。。。。
也就是所谓的土想。。。。。。或者说感觉。。。。。

如何才能让快车连过3个立交桥而不飞车呢

asurada 2004/6/2 22:18:54

呵呵 在上物理课呀

风烟无 2004/6/23 18:46:56

呵呵~~~~~
讲的太麻烦了,惯性系里是惯性,非惯性系里是惯性力,就这么简单!~~~

另外,我物理好的原因就是整天考虑车子受力,上语文课被叫起来后回答说:”车子受到的力来自……“………………

小花 2004/6/24 1:04:39

讲得那么麻烦主要有2点原因:

1. 这里车友层次不同, 从基本的例子讲起的话有利于一些更本不懂物理的人对这个有大致印象.

2. 讲非惯性系存在惯性力后, 需要讲名惯性力的计算公式, 才可对应以后的讨论中的量化计算.

BBQ 2006/2/12 15:45:22

不会的,牛123定律对速度远小于光速的物体适用很广。虚拟力的施力者是谁呢?

杀猪不见血 2009/6/4 18:43:21

ddddd

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