牛顿运动定律2-2

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1、第二章主讲：左武魁牛顿运动定律(Newton´sLawsofMotion)第二章牛顿运动定律§2.1牛顿三定律§2.2自然界中常见力和基本力§2.3牛顿定律的应用§2.4非惯性参照系惯性力#§2.5潮汐§2.3牛顿定律的应用§2.4非惯性参照系惯性力一、惯性参照系与非惯性参照系1.惯性参照系(InertialReferenceFrame)相对于惯性系作匀速直线运动的参照系是惯性参照系。牛顿定律在其中不能成立的参照系。牛顿定律在其中成立的参照系。地球、太阳是相当好的惯性系。地球绕太阳的向心加速度：地球自转向心加速度：2.非惯性参照系(Non-Inertial

2、ReferenceFrame,inertialforce)3.说明（1）相对于惯性参照系作匀速直线运动的参照系一定是惯性参照系。（3）绝对的惯性参照系是不存在的。一般工程问题可以地面为惯性参照系。（2）相对于惯性参照系作加速运动的参照系一定是非惯性参照系。一、惯性参照系与非惯性参照系(InertialReferenceFrameandNon-InertialReferenceFrame)二、惯性力(inertialforce)引入惯性力！在非惯性参照系中牛顿定律不能成立。aa牛顿定律不能用？怎么办？二、惯性力(inertialforce)1.惯性力(ine

3、rtialforce)条件：由加速度的相对性知在绝对参照系s中——称作惯性力——非惯性系中牛顿第二定律的形式分析：若令结论：在s系中，质点m所受的力为F，产生的加速度为a；s´系相对于s系以加速度a0平动；在s´系中，测得质点m的加速度为a´。二、惯性力惯性力的引入解决了非惯性系中牛顿定律的应用问题。说明：（1）由于惯性力的引入，使得牛顿第二定律可以在非惯性系中使用，并写作。（3）惯性力是物体的惯性在非惯性系中的表现。称作惯性力，其大小等于质点的质量和非惯性系相对于惯性系的加速度的乘积；其方向与该加速度方向相反。（2）惯性力是虚拟力。它不是物体之间的相互作

4、用，也没有相应的反作用力。（4）二、惯性力(inertialforce)1.惯性力(inertialforce)等效原理(equivalenceprinciple)则船内人观测船内质量为m的物体所受的惯性力为加速系中的惯性力与惯性系中的引力等效——等效原理mmmga（最早由爱因斯坦提出）二、惯性力(inertialforce)（1）静止在地面参照系中的物体受重力作用。（2）远离星体的太空船相对于某惯性系作加速运动，加速度为1.惯性力(inertialforce)NmgN2.惯性离心力(inertialcentrifugalforce)条件：对地面参照系s，

5、小球受弹簧拉力——称作惯性离心力分析：轻弹簧一端系于转台中心，另一端系一质量为m的物体，m随转台一起以角速度转动。对桌面参照系s´，因弹簧有伸长，故小球受拉力F,但小球相对静止，a´=0。显然不符合牛顿第二定律。moRrx二、惯性力(inertialforce)由此可知：则即在s´看来，作用在m上的还应有另一力Fi与F平衡。ωFiF说明：二、惯性力(inertialforce)2.惯性离心力(inertialcentrifugalforce)惯性离心力是虚拟力，它不是物体间的相互作用，也没有相应的反作用力。（2）（1）Fi称作惯性离心力，其大小F=mω2

6、r。方向沿圆半径向外。解题步骤解题方法步骤1.选“对象”，画示力图；2.选坐标系，列方程；直线运动——选加速度或运动方向为坐标轴正方向；曲线运动——选切向和法向为两坐标轴正方向；斜面运动——选斜面及其法向为两坐标轴正方向；3.解方程，整理结果；先符号运算，再数字运算；最后对解进行讨论。牛顿定律的应用（续）例2.5(P80)已知：盘速ω增加到多大（r/min)时，铁块开始移动。求：or木质圆盘绕竖直轴匀速转动，距盘心0.20cm处放一铁块。铁块与木盘间静磨擦系数为。解：且有Nmg用惯性参照系求解m选地面为参照系，对m作示力图,fs为静摩擦力,则fs即ω例2.

7、5(P80)已知：求：木质圆盘绕竖直轴匀速转动，距盘心0.20cm处放一铁块。铁块与木盘间静磨擦系数为解：盘速ω增加到多大（r/min)时，铁块开始移动。——用非惯性参照系求解依题意ormmgNfs选盘面为参照系，对m作示力图,Fi为惯性离心力。则Fiωfs为静摩擦力,习2.11(P111)一质量为m1的物体系在长为L1的轻绳上，绳的另一端固定在一个水平光滑桌面的钉子上。另一物体的质量为m2，用长为L2的的绳与m1连接。二者同在桌面上做角速率为ω的圆周运动。求各段绳的张力。解：L1L2m1m2ω设绳L1和L2中的张力分别为T1和T2，则对m2，对m1，故O

8、OL2m2m1L1T1T2T2习2.25(P115)直升机每片旋翼