什么是惯性？
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希卓
2024-10-17 广告
例如,当公共汽车刹车时,车上的人因为惯性而向前倾,在车上的人看来仿佛有一股力量将他们向前推,即为惯性力.然而只有作用在公交车的刹车以及轮胎上的摩擦力使车减速,实际上并不存在将乘客往前推的力,这只是惯性在不同坐标系统下的现象.
惯性力的引入是为了弥补在非惯性参考系中物体的运动不满足牛顿运动定律而引入的假想力.
设想有一静止的火车,车厢内一光滑桌子上放有一个小球,小球本来是静止的;现在火车开始加速启动,在地面上的人(显然他选用了一个惯性参考系——地面)看来,小球并没有运动,但是在火车上的人看来,小球沿着与火车运动方向相反的方向在运动,且加速度和火车的加速度大小相等,方向相反,对小球进行受力分析,小球只受到了重力和支持力的作用,且这两个力在竖直方向上是平衡的,根据牛顿运动定律,小球无论如何都是不会运动起来的,但是事实上车上的确实会看到小球在动.这是牛顿力学的一个局限.为了弥补这个缺陷,我们引入了"惯性力"这个概念,在处于非惯性系中的物体上人为地加上一个于该非惯性系数值相等,方向相反的加速度,因为这个"加速度"是由于惯性引起的,所以将引起这个"加速度"的力称为惯性力,这样就可以从形式上解释火车上的人观察到的现象.这只是为了能在非惯性系里面运用牛顿运动定律研究问题,事实上惯性是物体本身的性质,而不是力.
利用惯性力可以解释为什么变速运动时,阻力小于作用力而反作用力却与作用力相等.其实没有惯性力,他只是虚设的,
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运动场上很快就要举行精彩的男子100米决赛。在这“青春王国”上，你瞧，起跑线上，6名决赛运动员做着预备姿势，正全神贯注地等着发令员的枪声。“啪”的一声，枪响了。六个运动员几乎同时像离弦的箭一样地飞了出去。对于这精彩的表演，观众异常兴奋，拼命地为这6名运动健儿喊“加油”。虽然没有人指挥，可是那“加油”“加油”的助威声却非常有节奏，铿锵有力，更激起运动员的青春活力，拼命向终点冲刺。正当运动员向终点冲刺的时候，有个不懂事的小孩闯进了跑道，虽说在终点之外，却离终点很近。这可把值勤人员急坏了。只见值勤人员冲进跑道，夹起小孩就往外跑。刚把小孩夹出跑道，运动员们就已冲过来了。多险呵！观众们着实为那个小孩捏了一把冷汗。
大家都知道，参加赛跑的运动员，到达终点后，总要向前冲出一段距离。要不是那位责任心强的值勤人员把小孩抢出跑道，那个小孩很可能被撞坏或踩坏的！运动员到达终点后，为什么要向前冲出一段而不马上停住呢？这是因为惯性的缘故。要是突然停住，准会摔倒。那么，什么是惯性呢？
让我们翻开物理课本，我们可以找到这样的一条定律：“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态不变。”这条定律是说，如果物体没有受到外力的作用，它的运动状态就不会发生改变：原来静止的物体将继续保持静止；原来运动的物体将按自己原来运动的方向，原来运动的快慢丝毫不变地继续运动下去。这就是所谓“静者恒静，动者恒动”。这条定律，来源于力学的奠基人牛顿的名著《自然哲学的数学原理》，牛顿把它称为力学第一定律。我们通常把它叫做牛顿第一定律。
我们把物体保持匀速直线运动的状态或静止状态不变的性质，叫做物体的惯性。所以牛顿第一定律也叫做惯性定律。用“惯性”这个词描述物体“习惯”于自己原来的运动状态这种特性是很恰当的。因为物体在没有受到外力作用的时候，它不会自己改变本身的状态。这不是物体“习惯”于自己原来的运动状态的性质又是什么呢？不过，你可曾知道，“惯性”这个词，还有过一段经历呢。
惯性这个词，是由外文翻译成汉语的，起初它被译为“惰性”。它的意思是说，物体具有懒惰的特性。这个词，有点委屈了物体。在不受外力作用的情况下，原来静止的物体保持自己的静止状态不变，毫不动弹，确实显得很懒惰。可是，那些原来处于运动的物体，却总是保持自己的速度而运动，它们不知疲倦地、不停地跑着，甚至是飞跑着，一点儿也不懒惰呀！正因为这样，“惰性”这个词在物理学上已经被抛弃，而用“惯性”这个词。它的意思就是说，在没有外力作用的情况下，物体习惯于自己原来的状态。“惯性”这个词，正确地反映了物体的本来面目。
所有的物体都具有惯性，但并不是所有物体的惯性都相同。你瞧，移动一个放在桌子上的墨水瓶，易如反掌，而搬动一个沉重的柜子，却不是那么简单的事。这就是说，在外力的作用下，物体力图保持它们“静止”习惯的能力的大小是不同的。墨水瓶一触即溃，而沉重的柜子却顽固异常。两辆卡车，一辆空车，一辆满载，要使它们开动起来，空车要比满载的车容易得多。一旦开动起来，假若它们以同样的速度前进，遇到特殊情况需要刹车，空车容易刹住而满载的车却困难得多。这就是说，满载的车保持自己原来运动状态的能力强，而空车保持自己原来运动状态的能力弱。类似的情况，在日常生活中是屡见不鲜的。实际情况表明，物体的惯性各不相同，越沉重的物体，惯性越大。
人们把物体惯性的大小，叫做物体的质量。物体的质量是不随地点而变的。同一物体，无论将它置于喜马拉雅山之巅或置于东海之滨，无论将它置于严寒的北极或置于酷热的赤道，其质量都是不变的。即使让它乘坐火箭，飞越38万千米之遥的路途，登上那皓洁的明月，它的质量仍然不变。这就是说，质量是物体本身的属性，不因地点而异。
知识点运动与静止
运动是指宇宙中发生的一切变化和过程，既包括保持客体性质、结构和功能的量变，也包括改变客体性质、结构和功能的质变。运动不是以物质外部附加给物质的可有可无的性质，而是物质本身固有的内在矛盾决定的不可缺少的性质和存在方式。运动和物质不可分离。“没有运动的物质和没有物质的运动是同样不可想象的”，也就是说，运动是绝对的。
静止是从一定的关系上考察运动时，运动表现出来的特殊情况，是相对的、有条件的。例如地面上的建筑物就其对地面没有作机械运动这一点而言是静止的。但是这种静止仅仅是从一定的“参考系”看来才是如此，从别的“参考系”看来又是运动的，如建筑物随地面一起围绕着太阳运转，又随太阳系一起在银河系中运转。
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