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慣性與慣性狀態(tài)

時間:2023-03-12 04:18:13 物理畢業(yè)論文 我要投稿
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慣性與慣性狀態(tài)

  我們有時候認為牛頓運動定律是建立在絕對慣性系之上的,是這樣嗎?什么是慣性系?如何找到慣性系?所有的參照系都是平等的嗎?
  一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。
  牛頓第一定律描述的是物體不受外力的狀態(tài)。(理想化的狀態(tài))
  任何物體都和周圍的物體有相互作用,不受外力的物體是不存在的。通常,我們選擇參照系(無論慣性系或非慣性系)描述物體的運動狀態(tài)都是受力狀態(tài)。
  物體具有慣性與物體處于慣性狀態(tài)的區(qū)別
  一切物體都具有慣性。無論處于什么狀態(tài),都具有慣性。慣性是物體一種性質(zhì);慣性狀態(tài)(指的是)包括靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運動狀態(tài),物體不受外力狀態(tài)為慣性狀態(tài)。
  物體的受力狀態(tài),在慣性系看來(或慣性系中),物體處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。而物體相對于慣性系而言又是不受力的。(相對的不受力)
  在慣性系看來,物體處于不受力的保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的慣性狀態(tài)。這種慣性狀態(tài)是一種相對的慣性狀態(tài)。
  在慣性系中運動狀態(tài)處于慣性狀態(tài)的物體,在非慣性系中(看來)就處于非慣性系狀態(tài)。(在非慣性系中處于慣性狀態(tài)的物體,在慣性系中處于非慣性狀態(tài)。)
  無論慣性系與非慣性系所描述的慣性狀態(tài)都是物體的受力狀態(tài)。這與牛頓第一運動定律所說的一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的慣性狀態(tài)是不同的。這種慣性狀態(tài)是物體不受外力的慣性狀態(tài)。(絕對慣性狀態(tài))   慣性系中(或非慣性系中)的慣性狀態(tài)是物體相對不受外力的慣性狀態(tài).(相對慣性狀態(tài))
  我們知道非慣性系中也存在慣性狀態(tài),例如自由落體系。(讀此文前建議先讀《慣性與參照系》一文---題外話)
  慣性與能量
  物體具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì),所以力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因。物體受力時產(chǎn)生加速度,外力消失不受力時,保持此時勻速直線運動狀態(tài)不變。物體受力產(chǎn)生加速度時,是在物體原來運動狀態(tài)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生加速度的。就是說,物體受力時,物體還在保持著原來的運動狀態(tài)。力改變的就是物體原來的運動狀態(tài)。力具有使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的能力。這種能力不影響慣性的存在。物體受力時,不影響慣性的存在。
  當(dāng)物體受力時,物體具有保持運動狀態(tài)的能力,力具有改變物體運動狀態(tài)的能力,這兩種能力的共同作用的結(jié)果就是物體在原來運動狀態(tài)的基礎(chǔ)上發(fā)生改變,產(chǎn)生加速度。力改變了物體原來的運動狀態(tài),力使物體原來的運動狀態(tài)發(fā)生了改變。
  物體在受外力時,有慣性嗎?慣性存在嗎?
  慣性系中的慣性狀態(tài)是相對慣性狀態(tài)。這種相對的慣性狀態(tài),其實是物體的受力狀態(tài)。是不是物體受力時,仍具有慣性。這種慣性通過別的參照系(物體)可以觀測到。無論物體處于什么狀態(tài)都具有慣性?物體受力產(chǎn)生加速度時,物體仍具有慣性。  
  什么是慣性?慣性是什么?
  一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
  這就是牛頓第一定律。物體的這種保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。(現(xiàn)在的慣性定義)   
  我們發(fā)現(xiàn)物體具有保持靜止的性質(zhì)的時候,認為力使物體運動起來,力消失后物體還是保持靜止。物體的運動是力的結(jié)果。后來發(fā)現(xiàn)一旦物體具有某一速度,物體將保持這個速度繼續(xù)運動下去。再后來發(fā)現(xiàn),如果沒有其他原因,運動的物體將繼續(xù)以同一受到沿著一條直線運動,即不會停下來,也不會偏離原來的方向。此時,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)運動的物體具有保持運動不變的性質(zhì)。當(dāng)時得出,運動的物體所以會停下來,是因為受到外力的結(jié)果?赡苷J為物體具有保持勻速直線運動的性質(zhì),物體之所以靜止是因為受到力的結(jié)果?赡苷J為物體具有保持勻速直線運動的性質(zhì)與物體具有保持靜止的性質(zhì)是相對立的,不相容的。直到牛頓時候,認為運動的物體保持運動,靜止的物體保持靜止。力可以使靜止的物體運動起來,力可以使運動的物體靜止下來。物體具有保持靜止的性質(zhì),力能使靜止的物體運動起來,外力消失時,物體保持此時的勻速直線運動狀態(tài)不變,而不是再保持靜止?fàn)顟B(tài)。一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。(這就是牛頓第一定律)

  物體本身具有保持速度不變的性質(zhì),力具有改變物體速度的能力。
  靜止的物體具有靜能,運動的物體具有動能。力使物體由靜止變?yōu)檫\動,力使物體由靜能變?yōu)閯幽埽芰吭黾。力使物體由運動變?yōu)殪o止,力使物體由動能變?yōu)殪o能,能量減少。力是一種能量。
    力使靜止的物體運動起來,外力消失后,物體不是再保持靜止,而是保持此時的勻速直線運動狀態(tài)。靜止的物體保持靜止。---就是說,物體本身具有保持能量(不變)的性質(zhì)。(自身能量)
  力是物體對物體的作用(力的概念),只要有力發(fā)生,就一定要有受力物體和施力物體。物體能受力,物體具有接受力的性質(zhì),物體具有接受能量的性質(zhì)。物體能施力,物體具有施放能量的性質(zhì)。物體具有改變能量的性質(zhì)。
  物體本身具有保持能量不變的性質(zhì),同時具有對外施放能量的性質(zhì),具有接受能量的性質(zhì)
  力做功時與能量 
    質(zhì)量小的物體運動狀態(tài)容易改變,質(zhì)量大的物體運動狀態(tài)難以改變;這是為什么呢? 運動狀態(tài)的改變難易程度 不一樣嗎?為什么不一樣?
    靜止的物體受力產(chǎn)生加速度時,物體做的功與物體有什么關(guān)系呢?
    物體由靜能變?yōu)閯幽,能量發(fā)生改變。這種能量的改變不是任意的,力一定時,能量的改變與物體的質(zhì)量成反比;。例如:受力相同,受力時間相同。兩物體質(zhì)量不同,分別為m1與m2。質(zhì)量為m1時,物體改變的能量為w1=(ft)2/2m1;質(zhì)量為m2時,物體能量的改變?yōu)閣2=(ft)2/2m2.w1/w2=m2/m1.
    在力做功時,物體的能量改變不是任意的。物體吸收的能量,不是任意的,釋放的能量不是任意的。
  慣性與慣性狀態(tài) 
  任何物體,都保持其靜止?fàn)顟B(tài),或勻速直線運動狀態(tài),除非施加外力迫使其改變這種狀態(tài)。---牛頓第一定律
    受力運動狀態(tài)發(fā)生改變,外力消失時,物體保持此時的速度勻速直線運動,而不是原來的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀;力使物體靜止下來,外力消失時,物體保持靜止?fàn)顟B(tài)。牛頓第一定律(附)
  相對慣性狀態(tài)說明一切參照系都是 平等的。引力場中的慣性系,電磁場中的慣性系。
  受力時,慣性依然存在。選擇不同的參照系可以看出此時物體的慣性。

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