非惯性平动参考系中质点动力学应用研究文献综述

 2022-08-16 06:08

非惯性平动参考系中质点动力学应用研究

摘 要:本综述回顾了国内外有关惯性系物理起源和惯性力的本质之研究, 有的学者认为惯性力是虚拟力,有的学者认为惯性力是真实力。国内关于惯性力的讨论也不算少,其中以清华大学高炳坤为代表,在时间跨度几十年的时间里相继在大学物理等期刊发表一系列研究论文。有关惯性力的本质始终众说纷纭,但是高炳坤的论文展示一个重要问题,即经典力学传统体系在实际应用中必须经历近似惯性系的关键步骤, 但质点系统在近似惯性系中应用机械能守恒定律又极易忽视惯性力. 这是一个由概念体系自身的混乱和局限性导致的尴尬处境。

关键词:经典力学传统体系;近似惯性系;惯性力;

国内外都有对惯性力的发现与理论研究,有的学者认为惯性力是虚拟力,有的学者认为惯性力是真实力。国内关于惯性力的讨论不算少,王竹平[13]的《惯性力及其本质讨论》、沈光烈[12]《惯性力概念的统一》、梁立孚[14]《惯性力-真实力》认为惯性力是真实力,陈茶花[11]《惯性力及其辨析》认为惯性力是虚拟力。其中以清华大学高炳坤为代表,在时间跨度几十年的时间里相继在大学物理等期刊发表一系列研究论文。

惯性参考系牛顿第二定律求解

众所周知,传统力学体系中的惯性定律和牛顿第二定律[3,5,6]只是在惯性系中成立,牛顿虽然没有提出惯性系的概念,但牛顿创立了绝对时间和空间作为牛顿力学应用的自然哲学背景。 尽管在实际应用中,无法参照绝对的空间来度量,所以在力学分析时,要么直接近似到某个惯性系,要么必须考虑惯性力的大小和方向.

1. [1,3]高炳坤老师在大学物理期刊发表的一篇名为《地球所受的一种易被忽视的惯性力》中讲到这么一个例子:有一质量为m 的物体相对于地面自由下落,有一电梯相对于地面以恒速上升.分别从地面参照系和电梯参照系中观察,“物体与地球”这个系统的机械能是否守恒?

按照传统的解法来判断机械能守恒,首先从地面参照系中考察“物体与地球”这个系统的机械能,发现是守恒的,再从电梯参照系中考察“物体与地球”这个系统的机械能,却计算得出不守恒.具体论述如下[1].针对电梯参照系,定义电梯的速度为V0;地球的质量为Me;物体的质量为m,起始的时间为t1, 起始的高度为h1,速度为v1,运动过一段时间后,时间记为t2,高度为h2,速度为v2(以上所有速度都取竖直向下为正).在不考虑惯性力时:“物体与地球”系统的初态机械能为

(1)

系统的末态机械能为

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