惯性力的本质

在理论力学中,有两处出现惯性力。一是在非惯性系动力学中,为使牛顿第二定律的数学表达式形式不变,引入了惯性力;另一处是在分析力学的达朗伯原理中,为了把动力学问题在形式上作为静力学问题来处理,引入了惯性力。而对于惯性力是真实力还是虚拟力?惯性力的本质是什么?目前仍然有不少争议。本文试图谈谈作者的一点初浅看法。     

惯性力概念诠释

两种不同含义的惯性力惯性力是力学中的一个重要概念。但对其物理意义的解释上,各类力学书籍说法不同。传统的说法有两种:多数《工程力学》和工科用《理论力学》把它解释为完全真实的力。即物体在受力作用产生加速度的同时,由于本身的惯性而表现出对施力物体有一种反抗作用,这种反抗作用就定义为惯性力。而多数理科用《理论力学》和普通物理力学则把惯性力解释为一种虚拟的“假想力”。前一种说法是在讲授动静法原理(即达朗贝尔原理)时引入并定义的。而后一种说法是在讨论非惯性参考系中的相对运动时,为了使牛顿第二定律仍能适用于     

经典力学中的惯性力

经典力学中引入了两种惯性力,即达朗伯原理中的惯性力和相对运动中的惯性力。关于这两种惯性力是否为真实力,长期以来就存在争论。近几年,《力学与实践》等学术刊物又发表了一些关于惯性力的讨论文章。有的依据广义相对论中的等效原理,认为惯性力应该是     

也谈惯性力的施力体与受力体

惯性力在两种事出现。一是在非惯性参照系下建立质点的动力学方程时需引入适当的惯性性力；一是在用动地解动力学问题即达朗伯原理中出现。他细对比这两种场合出现的惯性力，便会发现它们动静法解动力学问题即达明显的差异，在非惯性系下建立质点的动力学方程时引入的惯性力只有受力者，没有施力者，而达朗伯原理中出现的惯性力都是物全之间的相互作用力，有施力者，有受力者。     

惯性力概念的统一

在经典力学中,“惯性力”这一术语是在两种不同意义下使用的。达朗伯原理中的惯性力是这样定义的(在本文中都以质点为例):当质点受到力的作用改变其原来运动状态时,由于质点的惯性产生对外界反抗的反作用力称为质点的惯性力。在这种定义下,惯性力是质点作用于迫使其改变运动状态的施力物体上的力。惯性力的作用点并不在质点上。     

“牛顿力学”和“经典力学”

不少力学教科书和有关文章及报告常将“牛顿力学(Newtonian mechanics)”和“经典力学(classicai mechanics)”混为一谈。如郭士堃同志的《理论力学》上册第一章结论就写道:“时间、空间、运动着的物质(以质量为其量度)和力,是伽利略和牛顿所奠定的经典力学(即牛顿力学)中的几个基本概念”等、实际上这两个名词的内涵是不同的;牛顿力学是以牛顿运动定律和万有引力定律为基础,研究速度远小于光速的宏观物体的运动     

关于惯性力的实质问题

惯性力一词在力学和技术书籍中用得相当多,但对于惯性力的实质则认识颇有分歧,是理论力学中易于引起争论的问题之一。二十世纪三十年代以来,苏联力学界对惯性力的概念有过强烈争论,争论的焦点在于惯性力究竟是不是真实的力。认为是真实力的见解在相当一段时期内佔了压倒优势,反映在若干苏联理论力学教材中,对我国理论力学的教学有不小影响。经过教学实践。发现他们片面强调惯性力的真实性导致了若干概念上的矛盾与纷扰。这问题在我国内尚待展开讨论。 本文是根据教学实践的体会评论一些苏联学者的主要论点和国内近来出现的某些主张。作者的结论是:所有加于运动质点本身的惯性力都是虚拟力,没有必要再按历史上的原义去定义惯性力,不宜单纯以加速度去定义力。     

2种惯性力对比分析

根据经典力学理论,分析了达朗伯惯性力和非惯性系中惯性力的区别、联系和虚实,认为2种惯性力在4个方面存在着区别和联系,不能片面地说惯性力是真是假,要进行全面的分析和讨论。     

螺旋动力学、拉格朗日动力学、哈密顿动力学和牛顿动力学的一致性

引言:拉格朗日动力学(简称L动力学)和哈密顿动力学(简称H动力学)是分析力学的内容。他们不像牛顿动力学(简称N动力学)那样借助于图形,运用形象化的思维方法分析物体的运动,而是更多地通过抽象思维对力学问题作更为一般的研究。N动力学着眼于力,力极其明显地呈现在运动方程式中。而L动力学则着眼于能。从力学发展史的角度,他们皆出于牛顿力学。螺旋动力学(简称T动力学)也源于牛顿力学,它的表述形式与N动力学的     

非惯性系力学中几个问题的探讨

本文由惯性力着手,把牛顿第二定律引入到非惯性系中。讨论了非惯性系中的力学定律及其守恒定律;讨论了拉格朗日函数在非惯性系中的具体形式。     

由非惯性系引起的思考

在非惯性系中牛顿运动定律不成立,只有引进了惯性力,才能借用其形式。本文由此引起对惯性系概念的思考和分析,指出惯性系概念是有问题的,是含糊不清的。指出牛顿力学中(或狭义相对论中)表述物理定律时,把惯性系和非惯性系分开,使惯性系处于特殊地位是没有理由的。并进一步的思考和分析指明,惯性系和非惯性系等价;并不存在牛顿力学中的那种惯性系,只能有局部惯性系,后者较前者更明确、更一般些。     

关于对“力”的理解

除三定律外,牛顿还有关于力的两条说明,即(一)、所谓ViSinita,或物质固有的力,是每个物体被其一定的量而存在于其中的一种抵抗能力,在这种力的作用下物体保持其原来静止状态或者在一直线上等速运动的状态。(二)、外加力是一种为了改变一个物体的静止或等速直线运动状态而加于其上的作用力。爱因斯坦在他发明了相对论之后说:“牛顿所创造的概念,至今仍然指导着我们的物理思想”。“力”是牛顿力学中一个重要的基本概念,本文就“力”的概念和定义,谈一点肤     

非惯性系中的机械能守恒定律

参考系是研究运动的基准,牛顿运动定律是建立在惯性参考系中的定律。由于惯性力的引入,使牛顿运动定律的形式在非惯性系中得以沿用,这给许多力学问题的解决带来了很大的方便。作为构成牛顿力学基础理论的动量守恒定律、机械能守恒定律、角动量守恒定律当然地适用于惯性系,本文重点是在非惯性系中对机械能转化与守恒问题进行研究,给出非惯性系中机械能守恒定律,并举例说明它在解决实际问题中的优越性。     

傅科摆的分析力学解法

著名的傅科摆实验。现行的教科书及有关文献都是应用牛顿力学方法讨论傅科摆的运动规律。本文从转动非惯性系出发，引入广义惯性势概念，导出非惯性系中受理想、完整约束有势力系的拉格朗日函数和第二类拉格朗日方程的广义惯性势形式。并应用此分析力学方法求解了傅科摆的运动规律。得到了同样结果。从而扩充了分析力学在非惯性系中实际应用的典型例子。     

物理学统一场论及牛顿力学的商榷

用统一场论解释物体运动的原因和状态．以两铁球落地为例,指出伽利略斜塔实验与牛顿力学中的不足,得出有关定律．这些定律可互换、逆导;把量子力学、运动力学、转动力学统一起来．认为没有能量就没有力,没有力物体就不运动．能量、力、功是统一的;自然界质量、能量、力、时间、空间、速度是相互联系的,缺其之一则别的量均不能成立．分析了原始力（第一推动）的情况,对牛顿力学给予纠正．     

对功的一般表达式的讨论

《物理教学》1985年第11期所刊登的《关于功的一般表达式》一文(以下简称<功>)提出F·dr不是功的一般表达式的论点,本人认为是不妥当的。在牛顿力学中,功的一般表达式被定义为在牛顿力学中,功的一般表达式被定义为dW=F·dr(l)式所定义的是机械功,dr是力的作用点(以下简称为力点)的位移。     

牛顿第三定律在相对论条件下一般不成立

在一般的大学物理,电动力学或狭义相对论等教科书中,只是简单地指出:当物体运动速度可与真空中光速相比拟时,牛顿定律不再成立。或进一步指出:牛顿第二定律 F=ma 需要用新的动力学方程 F=dP/dt 来取代。至于牛顿第三定律在相对论条件下是否成立,一般都不加阐述。本文从相对论的时空观出发,进行定量分析,得出牛顿第三定律在相对论条件下一般不成立。只有当相互作用的两物体相互接触,而且相对速度为零时,牛顿第三定律才严格成立。当然,这并不排斥牛顿定律的重要性。它仍然是经典力学的基本定律,而且是在低速情况下相对论力学的一种极好近似。对于工程技术上存在的大量力学问题,牛顿力学还是足够精确的。     

惯性参考系和惯性力

<正> 某些常用的教科书中,甚至在一些文章内,对惯性参考系和惯性力的认识有些混乱。下面就这两个问题谈谈我的看法。     

力学系统状态空间的探讨

讨论牛顿力学和分析力学中系统状态空间,提出Birk hoff力学中变量是广义的状态变量;列出几种特殊的状态空间;对状态空间中运动微分方程进行分类,并在力学中引入状态方程概念.     

产生相对论效应的物理机制及相对论的适用条件

相对论效应是相对论中存在而牛顿力学中不存在的,但为什么会产生这种差异?两种理论的什么不同导致了这种区别,它和牛顿力学的适用条件有何关系?已知牛顿力学有适用条件,那么相对论有适用条件吗?如何研究相对论的适用条件?相对论的适用条件是什么?本文详细讨论了上述问题,通过分析和建模给出了产生相对论效应的物理原因,提出了研究相对论适用条件的3种方法,并应用这些方法得到了2个相对论的适用条件,解释了一些历史遗留的问题.