非惯性系 · 对照实验

换个参考系,力从哪里来?

同一段运动,用地面上的眼睛和随动观察者的眼睛各看一次。先预测,再调参数,让两本“受力账”逐项对上。

约定:竖直向上为正

车厢加速了,牛顿第二定律“失效”了吗?

物体受同样的真实合力,随车观察到的加速度却会多出一项。问题不在定律,而在你选的参考系。

先预测:平动惯性力的方向由什么决定?

读证据:同一运动,两本账

加速车厢内物体的方向示意 车厢加速度、真实合力和平动惯性力用带文字的箭头分别显示。 物体 a₀ 真实合力 惯性力

箭头长度仅表示相对大小;零值时显示“0”。

地面惯性系只列真实力

ΣF = ma = +30 N

a = +0.50 m/s²

地面观察者直接用牛顿第二定律,合力决定物体相对地面的加速度。

车厢随动系补记惯性力

Fᵢₙ = −ma₀ = −90 N

ΣF + Fᵢₙ = ma′ = −60 N

a′ = a − a₀ = −1.00 m/s²

惯性力不是另一个物体施加的;它是为了在加速参考系中继续使用牛顿形式而引入的项。

读数:车厢向上加速较快,物体相对车厢向下加速。

表观重量:秤读的是支持力 N,不是 mg

若人相对电梯保持静止,a′ = 0,因而 N − mg = ma₀。

当前电梯向上加速,秤的读数大于静止时的 mg。

保持相对静止时678 N约 69.2 kg 示数

修正你的解释

把 a₀ 改向,观察 Fᵢₙ 是否总跟着反向;再改变 ΣF,确认惯性力并不由真实合力决定。

> 问题:暂无。