惯性参考系和非惯性参考系的区别?

Question

惯性参考系和非惯性参考系的区别?

Answer 1

在运动学的研究中缺不了牛顿力学的知识,而牛顿力学是有局限性的,在牛顿力学中所有物体的参考系都是地面,同时牛顿也提出了惯性的概念,说‘一切物体在不受力时,做匀速运动或静止’而事实上却非如此,有常识的人都知道如果在匀速运行的火车中的桌面上放一个小球,当火车突然作匀减速运动时,小球会在桌子上向前做加速运动,如果假设桌面是光滑的,小球在水平面没受力,但在水平运动起来,这就与牛顿说的‘一切物体在不受力时,他做匀速运动或静止’相悖了,难道是牛顿定律错了,其实不是这样.在这个问题上就产生了参考系的问题,爱因斯坦在相对论中解决了这个问题,讲出了物体运动的相对性,其实这就是惯性参考系与非惯性参考系的问题,在前面已经说了牛顿力学的参考系都是地面,所以用牛顿定律解决问题就应参考地面,像上述中的小球它相对于车是加速的,但相对于地面就是匀速的了,你可以想以地面为参考系时,牛顿定律适用,再观察小球,可得在光滑水平面上的小球在水平面不受力,所以可得小球是匀速的,或也可以这么想物体因为惯性要保持原来的运动状态,但车减速,所以小球才会动,是因为车速小了,但小球的速度还是没变,这就是从惯性参考系考虑,之所以叫惯性参考系在于,牛顿力学中有个惯性的概念,且不把惯性归为力.以桌面为参照物时,为使牛顿定律仍然有效,仍然是正确的,所以我们就说在车中的小球在非惯性系中受到了一个惯性力,惯性力是为了使牛顿定律正确而提出的,使牛顿所说的‘一切物体在不受力时,他做匀速运动或静止’是正确的,在情境中正是受了一个惯性力才动的,这个力的方向与小球的加速度方向相同.但在惯性系中,小球就是静止的,且没惯性力这一说.
在升降机的事件上,也可以发现这个道理,人站在升降机中与升降机一起作加速运动,在惯性参考系中,以地为参考系会发现人是做加速运动的,但在电梯内人却是静止的,从非惯性参考系中分析,一个做加速运动的物体,现在是静止,则说明有一个力与提供加速度的力抗衡,使物体平衡,可以静止,这个力就是惯性力