关于惯性的科学小论文

非惯性参照系与惯性力[编辑本段]　　经典力学对力定义相当简单明了——力是物体对物体的作用，不错，相当简单明了！于是，人们认为只有具备两个或两个以上的物体才资格谈力，凡是谈到力则一定有施力物体，也有受力物体，这似乎与人们的生活实践相一致。　　可是，当人们坐在车上，并以车为参照系时，我们发现车上的物体居然可以无缘无故地加速运动起来，似乎有一个力作用在物体之上，这是一个什么力呢？它具有什么性质呢？施力物体是什么？无论我们怎样努力寻找，始终无法把这个力的施力物体找出来。为了弄清楚原因，我们下了车，在地面上以地面为参照系再来观察一翻，这时，我们恍然大悟，原来当车一旦发生加速运动时，车上的物体就会在车相对于车厢加速运动起来，物体根本没有发生运动而是保持静止状态，物体并没有受到力的作用，当然我们找不到施力物体了。可见，在不同参照系上观察物体的运动，观察的结果会截然不同！　　于是，人们把参照系进行了分类，凡是牛顿第二定律能够适用的参照系称为惯性参照系，反之，牛顿第二定律不适用的参照系称为非惯性参照系。牛顿第二定律所谓是否适用，我们考虑的因素实际上是力的产生条件，如果具备力的产生条件，则必然符合牛顿第二定律。通过总结，人们发现，凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参照系都是惯性参照系，而相对于地面做变速运动的参照系是非惯性参照系；在众多的惯性参照系中，相对地面静止的惯性参照系具有特殊的优点，把它叫做绝对惯性参照系。　　人们惯性参照系进行了诸多的讨论同时，还对非惯性参照系进行了讨论。一个物体在非惯性参照系中似乎在力作用下发生了加速运动，可是找不到其施力物体。为了迎合牛顿第二定律，人们假设了物体受到一个力的作用，这个力由物体的质量及其加速度的乘积决定，但是由于找不到施力物体，人们认为这不是一个真实存在的力，而是一个虚构的力，把这个力称为“惯性力”。　　很明显，“惯性力”大小取决于物体的加速度大小，而物体的加速度大小实际又取决于非惯性参照系相对于惯性参照系的加速度。可见，经典力学在讨论非惯性参照系时，一刻也离不开惯性参照系，离开了惯性参照系就是寸步难行。于是，经典力学最终落入了参照系循环的圈套！　　转动的非惯性参照系与科里奥利惯性力[编辑本段]　　相对于惯性参照系做变速运动的参照系是非惯性参照系，在非惯性参照系中的物体会受到惯性力作用。转动也是一种变速运动，而且是一种经常可见的变速运动，如果以一个相对于地面转动的物体为参照系，那么物体在这个参照系中将受到两种惯性力的作用——离心惯性力与科里奥利惯性力。而本文仅对科里奥利惯性力作相应的讨论，离心惯性力笔者在《论参照系》一文中再作必要的讨论。　　对于科里奥利力，由于各方面的原因，笔者不能查阅与摘录最原始的关于科里奥利力的论述文献，在本文中谨摘录了《力学基础》（漆安慎、杜婵英编写，高等学校试用教材，高等教育出版社出版发行的1982年12月第1版）第125页的论述：　　如前所述，当质点静止于匀速转动的参照系中，在其中将观察到质点受离心惯性力的作用。若质点相对于匀速转动的参照系运动，则质点可能受到另一种惯性力，即科里奥利力。　　参阅图35，水平光滑可绕铅直轴O转动。设圆盘静止，小球在合力为零的情况下，自盘上A尚半径匀速运动运载B，无论从盘上盘下观点，小球均有相同的运动状态。假若圆盘现以恒定角速率转动，而处于盘上A点的小球只具有与A点相同的线速度，则经过很短的时间，可近似认为小球相对于惯性系已从原来盘上A所在的点匀速运动至A所在的点C，如图35(b)所示(注意有关图上为明显起见角度是夸大的)现在使圆盘转动时小球同时参与上述由A至B和由A至C这两种相对于惯性系的匀速直线运动,小球应到达图35(c)中D点，与此同时，小球原来所在半径已转过一定角度，由AB转至CD’，从圆盘上看，小球没能保持在原来所在的半径上而落后一定DD’。　　如果圆盘上有沿半径方向内壁光滑的狭槽，情况就不同了。设在槽内且处于A点的小球相对于惯性系仍具有上述沿AB和AC的速度，但这时由于受到槽的约束，经过一很短时间，小球将到达D’点，从而补足自D至D’的位移，如图36(a)所示，可见，在这一运动中，小球相对于惯性必然获得某种与半径垂直的附近加加速度，以补足位移DD’。　　设小球沿半径垂直方向作匀变速度运动，用表示附加加速度的大小，表示小球自A运动到D’的时间，则在时间内，圆盘的角位移为，又因考虑到小球沿槽作匀速运动，表示它相对于圆盘刻槽的速率，有故与上式对比得　　这一附加加速度是在惯性系中观察到的，称作科里奥利加速度，它产生于某相对相互作用力。质量为M的小球处于狭槽中，这个力只能是狭槽的边缘所施的挤压弹性力，此力应与狭槽垂直，且大小等于，如图36(a)所示。　　现从圆盘这一非惯性系观察，小球仅沿槽作匀速度直线运动，按照牛顿第二定律，小球所受合力应为零。但小球已受到方才提到的力，故必存在一个惯性力与力平衡，则但方向与相反，　　非惯性参照系下的物理学属性七定律及林氏三定律　　笔者在诸多文章已经论述了物体在场环境中运动属性，并且总结出物理学属性七定律并在此基础上又总结出林氏三定律；　　在自由粒子密度梯度场中，自由物体将做由密度梯度决定的属性运动，属性加速度与密度梯度成正比，其中等于在这种粒子中横波的传播速度的平方，是自由粒子的密度，是物体内部同种自由粒子的密度。这就是物理学属性第零定律。　　自由粒子在空间某一固定点的运动速度变化产生某点的速度变化率场，能够自由粒子自由穿透的并且由这种粒子构成的自由物体在这种场中的运动加速度决定于物体所处位置的自由粒子的运动速度的变化，。这就是物理学属性第一定律。　　空间存在自由粒子的速度旋度场，自由运动的物体将做由空间粒子速度旋度与其物体的运动速度共同决定的属性运动，属性加速度分别与空间粒子速度旋度和物体的速度成正比。这就是物理学属性第二定律。　　在自由的原子、分子温度梯度场中，自由的物体将做由温度梯度决定的属性运动，属性加速度与温度梯度成正比。这就是物理学属性第三定律。　　在电性子密度梯度场中，自由电荷将做由密度梯度决定的属性运动，属性加速度与密度梯度成正比。对于电荷而言，这种场是一个库仑电场或者是电压分配电场，电场强度为。这就是物理学属性第四定律。　　自由电荷在电性子空间中的加速势决定于电荷所处位置的电性子速度的时间变化率。这是一个静生林氏电场，场强为。这就是物理学属性第五定律。　　自由运动电荷的属性加速势将由电性子的速度旋度与电荷的运动速度共同决定。这是一个动生林氏电场，场强为。这就是物理学属性第六定律。　　“力”是环境不平衡程度的反映，物体在不平衡的环境中必然地产生加速运动，“力”就等于物体质量与其属性加速度的乘积，它是研究环境的不平衡程度与物体在相应环境中的属性加速度的关系的中间物理量。笔者把这个定义称为林海兵第零定律。　　一切物体在平衡的环境中总是处于平衡状态，直到环境由平衡向不平衡转化迫使物体改变其原来的平衡状态为止。这是林海兵第一定律。　　一切物体在不平衡的环境中总是做加速运动，其加速度取决于各种环境不平衡的程度。这是林海兵第二定律。　　在上述定律中，笔者用反抗速度矢量表示环境粒子的运动速度。　　4科里奥利加速度的实质　　人们都以为，科里奥利加速度是什么非惯性力作用的结果，其实非也。这实际上是物质在中性子速度旋度中的运动属性而已，也就是物理学属性第二定律所描述的情形。　　其形成原因非常简单——如果圆盘相对于地面在逆时针转动时，那么，当以圆盘为参照系时，暗物质中性子则顺时针以相同的角速度在旋转，在参照系空间内部形成了一定的速度旋度，通过旋度计算我们可以得到，是中性子在圆盘参照系中转动的角速度矢量，根据物理学属性第二定律可知，物体在这样的参照系中的加速度为，即，是物体在圆盘参照系中的速度。这就是科里奥利加速度。　　由此可知，在这样的惯性系中，物体可能受到两个环境属性力——科里奥利力与离心力的作用，其合力为。　　非惯性参照系附加引力场[编辑本段]　　考虑在高空向地球坠落的小物体，简化为不考虑空气和地球旋转的影响，那么分别选择地球和小物体为参照系有：　　以地球为参照系：由于地球近似为惯性系，所以小物体做自由落体运动，到达地面过程中动能不断增加，其动能是由势能转换而来的，能量守恒成立。　　以小物体为参照系：小物体是非惯性系，按照广义相对论，其中有一个附加引力场，引力场指向上。地球在附加引力场作用下，沿着附加引力场方向加速运动，附加引力场对地球做功，地球的动能不断增加，直至落到作为参照系的小物体上。作用于地球的附加引力场使地球动能增加，附加引力场的能量来自何方，用能量守恒怎样解释？　　对于以垂直向上发射的火箭为参照系也有同样的问题。　　如果自由落体是一种特殊情况，没有附加场。　　那么，如果以水平加速的车作为参照系，就应该有附加场了。那么可以观察到地球在向后加速运动，在这个参照系中，地球的动能增量是由什么能源转化而来的呢？　　当然以地球为参照系的时候，车的动能增量是由发动机供给的。

模 拟 下 雨 我知道，下雨是由天气干旱，蒸气往上飘而形成的。 今天科学课上，老师让我们回家做一个小实验《造雨》，并详细地讲解了如何造雨。回到家的第一件事，当然就是做实验了。我先从冰箱里拿出几块冰，把冰放进一个玻璃杯里，在玻璃杯口上放一个玻璃罩，把玻璃杯放到阳台上。可我等了好一会儿，还不见雨滴，真有点恼火，我拿起话筒，打给我的同学黄秋阳，问他实验有没有成功？他回答没成功。我又打给了其他几位同学，实验成功了没有？同样，他们也没有成功。我不信，又埋起头来，看起科学书。一看书，我才知道，实验没有成功的原因是什么？由于傍晚的太阳光太弱啦！水蒸气没法增加。怎么办呢？我思来想去，很快就找到了增加水蒸气的办法，请妈妈帮助在煤气灶上加热。这样，玻璃杯里就起雾了。真是功夫不负有心人，雾很快就变成了小水点儿，聚集在玻璃罩下面，不一会儿，雨就“滴答滴答”地下起来了。我高兴地直喊：“我成功了，我成功了！”妈妈看了，也很高兴，直夸我肯动脑筋。 经过这件事，我受到了很大启发：要做好一件事，遇到困难不要气馁，多学习，多想办法，敢于实践，就能获得成功。 不 倒 翁 与 重 心 亲爱的同学，你听说过哥伦布竖鸡蛋的故事吗？哥伦布将鸡蛋打碎才能竖起来，其实，不用打碎也能竖起来，但是大约要花五分钟的时间，真是太麻烦了。因为重心在三角形的正上方时，鸡蛋才能竖起来。重心不在三角形上方时，鸡蛋就倒下了。所谓重心，是指物体各部分所受重力的合力的作用点。由此，我们可以想到一个物体，它不但能够站起来，而且怎么推也推不倒。不用我说，聪明的你肯定会想到，那就是不倒翁。有趣的不倒翁，无论你怎么使劲推它都不会倒，甚至你把它横过来放，倔强的它又会站在你的面前。不倒翁为什么不会倒下来呢？ 哦！一方面，是因为它上轻下重，底部有一个较重的铁块，所以重心很低；另一方面，不倒翁的下半部，都是做成滑滑的球状，当它受力向一边倾斜时，它的重心被提高了，而处于不稳定的状态。在重力的作用下，它向稳定平衡状态的位置运动。由天惯性，它要来回几次摆动后，最终又停留在原来的位置上。 啊！原来我们身边处处有科学，我们一定要多做科学实验，多学科学知识，好好学习，才能造福人类。 大 气 压 力 读了《一堂实验课》这篇作文后，我怀疑球外大气压真的能将两个半球压在一块儿。 今天我把大气压力重做了一遍。想知道结果吗？慢慢看吧。 放学后，我约了几个同学做大气压力的实验，我先拿出两个铁的半球，这两个半球大小一样，空心的，半球顶部拴了根粗绳。开始了，我从气孔中慢慢抽出空气，又赶紧用橡皮塞塞住气孔。最后，用铁球顶部的绳子拴在桌子腿上，准备好了，我朋友个个争先恐后地抢着做，我看他们那么乱，就把他们一个一个排好，按次序来。我一声令下，第一个就使劲地往旁边拉，铁球就像铸在一起，纺丝不动。我们都为他加油，可最后还是没有拉开。第二个人上场了，他用力拉了好几分钟，都没拉下来。这时，我火冒三丈，一会儿用牙咬，一会儿用文具盒打，还用石头打，都没变成两半。就这样，一个个的都失败了。还有最后几个人了，鸦雀无声，一个都不敢拉，他们暗想，就这么个铁球，竟然没有拉下来。我想，书上的办法说不定真的有用，我胆怯地碰了碰绳子，朋友们给了我勇气，我拔开橡皮塞，这时只用很小的劲就拉开了铁球。 事后，大家问我：“为什么能拔开？”我却说：“天机不可泄漏。” 黄豆为什么不发芽 上星期，我做了一个新奇的实验——孵豆芽。 外婆给了我一些黄豆种，我嫌少，还要从妈妈扎紧的塑料袋里去拿，妈妈说袋里的豆是不能孵出豆芽的，我不信，偏偏要做实验。于是，我将两种黄豆分开了，孵起来。 根据书上的介绍和老师的指导，我把浸胀了的两种黄豆分开放进两层湿稻草中间，每天早、中、晚各淋一次水。我想，一样的孵法，怎么可能不长出一样的豆芽来呢？ 第二天，我轻轻地翻开豆芽上面的稻草，外婆的黄豆种已膨胀到它原来的两倍大了，许多豆粒的腰部长出了短短的、粗壮的芽。可是妈妈的黄豆，只发胖，不发芽，这是怎么回事呢？ 第四天，外婆的豆芽又长高了许多，可妈妈的那些黄豆，却变颜色了，由淡黄色变成深黄色了，还有几粒变成淡黑色了。看来，真要被妈妈“不幸言中”了。 第五天，第六天，时间一天天过去了，用外婆的黄豆孵的豆芽，越长越高，越长越嫩，玉柱金顶，漂亮极了！而妈妈的那些黄豆却腐烂了。我这才相信，妈妈讲的是真的了，可这是为什么呢？我只好去向妈妈请教了，妈妈笑眯眯地说：“豆种尽管已经干了，可还是要呼吸的，你外婆的豆种挂在屋檐下，空气新鲜，呼吸当然不成问题。而那塑料袋里的黄豆，因为袋口紧扎着，不通气，它们没法呼吸，早就憋死了。”“哦，原来是这样啊！”我若有所思地说。 真没想到，晒干了的黄豆也会憋死。生活中真是处处有科学啊！ ` `````` 捏 鸡 蛋 同学们看了我这篇作文的题目一定会说：“鸡蛋怎么能捏呢？”谁都知道鸡蛋薄薄的壳，一碰就破。“其实呀，这里面还有个科学道理呢！不信的话你就往下面看吧！ 那是爸爸带我到成才书店里买的《世界奇妙》。我一回家就忙着看，突然我看到一个有趣的故事，上面说：“一个大力士能把砖块打碎。可有个人叫他把鸡蛋捏破，可大力士怎么也捏不破。我看了半信半疑，决定找个机会试验一下。 机会终于来了，一天爸爸买回一袋鸡蛋，我便向妈妈请求要一个鸡蛋做一次小实验。经过我的苦苦哀求，妈妈终于同意了。 我先拿来一个碗，为的是防止捏时被捏碎了，那些蛋黄撒一地。接着我把鸡蛋放在手里抓住，这时，我的心“砰砰”直跳，手里全是汗。鸡蛋破碎的一幕仿佛出现在我的眼前，为了弄清楚鸡蛋能不能捏碎，我双眼一闭，手用力一捏，然后等待鸡蛋破裂的声音响起。但令我吃惊的是，我睁开眼睛时，鸡蛋竟没破，可我还是有些怀疑，准备再做一次实验。 我又把鸡蛋放在手上（这回我用的是两只手），然后咬起牙，睁大眼睛，使出全身的力量去捏鸡蛋。可我尽管使出九牛二虎之力，可那只鸡蛋还是安然无恙。这真让我又烦恼又惊奇，我只得去问爸爸。 爸爸听了我的话后，笑着说：“这其实是一个科学原理。鸡蛋虽然很薄，但它是一个椭圆形的，当你去捏它4，它就把你使出的力量全部均匀地分布在鸡蛋各个地方，所以它能承受很大的力量。一些薄壳形建筑物就是运用这个原理建成的呀！”听了爸爸的话，我真的相信了书上的故事了。 啊，世界真奇妙。

没有了重力你投篮会投不进篮球会飞上天一直往上飞因为没有重力让他落地了人类不敢跳跃跳起来就永远回不到地面了除非有人帮你还有更严重的空气会日渐稀薄直到氧气不足人类因无法呼吸而灭绝没有了惯性这个问题就大了因为惯性是物体会运动的更笨前面的人对没有惯性的解释都不确切没有惯性事实上现在的很多物理定律就是错的像在真空中有惯性条件下你对一物体施加力他会永远运动下去在没有惯性条件下你必须不停的对他施加力才会让他保持运动从而我们干什么事都会更加费力汽车前进需要更大的动力他每走一步都会像是刚起步一样需要极大的力而不是像现在起步之后就只需克服空气阻力了还有就是人乘车恐怕不能站在车上了他不可能站稳的他的脚会受到摩擦力而摔倒你也不敢在地面跳了跳起来你就会落在离起跳点很远的地方因为地球再转而你不会你会撞在山崖或者墙上撞死到时跳跃将成为一项极限运动如果是惯性和重力同时消失那你投篮不会投到天上去了当然你也投不进而会像推箱子一样投出去篮球移动一格停在了半空因为没有重力他不会落下因为没有惯性他也不会继续往远处飞去你会生活在一个四处悬浮着物体的世界里。。。。。。。。

在科技的世界里是那么的奇妙，我们也会从现实的生活实际当中也学到科技！在下雨的时候，当太阳出来时，五颜六色的彩虹会高高的悬挂在空中照耀这大地，也许大家都有疑问了吧，为什么会出现如此美丽的彩虹呢？经过查阅资料和物理学家的分析，我们就会明白当太阳通过三棱镜的时候，前景的方向会发生偏折，而且会把原来的白色光线分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这种颜色的光带，这样就会组成彩虹的7种颜色，许多微小的雨滴会飘浮在空中，当阳光照射在雨滴上面会发生折射，分散成7种颜色的光亮，许多小水滴，同时把阳光折射出来，再反射到我们的眼珠里面，之后我们就会看见半圆形的彩虹，排在最前面的就是红，最后几个就是成橙黄绿青蓝紫 ，经过这次研究我又发现了生活中的小奥秘！现在有疑问了那他那彩虹的大小和方向又有什么特征呢？空气里水滴的大小可以决定彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄，如果雨点大彩虹就鲜艳，如果雨点不大彩虹的颜色就会很淡。如果我们细心的去探究，就会知道彩虹出现的位置正好是背对着太阳的，所以早晨的彩虹是出现在西方，而黄昏的彩虹则是出现在东方。所以这就是气象当中的光学现象。但是在一般的情况下，我们是很少见到美丽的彩虹的，所以我们一定要多去探索探索世界神秘的奥秘，多去看看世界有多么的奇妙！经过这次的科学历程，我渐渐的明白彩虹出现的原因和特征啦 ，我觉得在科技的世界里，不肯定属世界奇妙之一吧，但是我们一定要用一双善于发现的眼睛和善于问的头脑，这样我们才会从中发现科技的神奇！