牛顿第一定律:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的一种性质,我们把这个性质叫做惯性。
惯性是物体本身的属性,它和质量有关,和物体是否运动和运动状态无关,即使是静止的物体仍然有惯性。力只是改变物体运动状态的原因,不改变物体的惯性。
力的作用效果之一是使物体发生形变。如作用在弹簧上,使弹簧拉伸或压缩,效果又与力的三要素有关。
力的另一作用效果是能改变物体的运动状态;而惯性则是物体具有的保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。牛顿第一运动定律是一切物体在没有受到外力作用的时侯总保持静止状态或匀速直线运动状态。也叫惯性定律。说白了,惯性是物体在任何时候都具有的保持静止状态或匀速直线运动状态的一个性质,牛顿第一定律只不过是没有外力或外力的合力为零时惯性得以表现的一种情况,但若外力的合力不为零即有外力作用时候物体的运动状态虽然发生改变,惯性不得以表现,这并不影响惯性的存在,也就是在运动状态发生改变的时侯也是具有惯性的。
惯性力:为了在非惯性参照系中使用牛顿运动第二定律而假想的附加力。
惯性力是指当物体加速时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。它概念的提出是因为在非惯性系[1]中,牛顿运动定律并不适用。但是为了思维上的方便,可以假象在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。
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。
惯性力的引入是牛顿力学的一大耻辱,它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。
推导公式
当系统存在一加速度a时,则惯性力的大小遵从公式:F=-ma (m为物体质量) 。
惯性力用途
在研究地球表面大气、水等的运动时,经常应用的地转偏向力就是一种惯性力。在宇宙科学上研究星体运动时也有很大用途,如当小行星靠近木星时为什么会被撕裂(惯性力与引力的相互作用使小行星分裂),彗星靠近太阳时彗尾为什么会有偏角。
惯性不是力 是物体特有的性质