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牛顿第二定律F=ma，F是物体所受合力。物体受力会给施力者一个反作用力，反作用力由于不在讨论对象范围内，这里不予讨论。物体在任何情况下也不会产生一个“惯性力”作用于自身，这是每一个聪明的物理研究者这都应该深刻理解的。 物体受合力加速或受合力为零静止，宏观现象是一样的，但是微观上是有区别的。我们要了解物体受的力是哪种形式的力，不同的力作用后有何不同。 均匀场力、有心场力 无限大平行板电容器之间的电场是匀强电场。匀强电场是一种匀强力场。在匀强电场中带电物体所受的电场力是匀强场力。重力或点电荷形成的场是有心力场。有心力场的强度随距离变化的，它是非匀强力场。在地面上比较小的高度范围内，这种变化不是太显著。因此有时会把势能写成mgh，取一段近似线性代替积分运算，这也是实用的。 从力的作用点区分力 场力的一个共同特点就是它能将力直接作用到受力物体的每个分子、原子上。电场力和重力都是这种力。 机械力不是场力。 一般机械力加速物体，有推或拉两种基本模式。它们有一个共同特点就是施力处处于物体的局部。力是通过受力点的分子、原子将力逐步传递到整个物体的。这就在物体内部产生一个力的差别。比如我们推一个在光滑平面上质量为m的箱子，我们为了分析，把箱子在水平运动方向分割成10段，每段质量为m/10。物体受力加速，整体产生加速度a。物体受外力F1=ma作用在第一段箱子上，第一段箱子把力传递给第二段箱子F2=(9m/10)a，传递到最后一个段上，只有F10=(m/10)a了。这就在加速物体中产生了力的梯度，是局部受力引起的一种不均匀受力。 负重的感觉 站在升降机中的人也可以被分成N段，人在地板的支持力下静止或向上加速，都有一个力的梯度存在于人体的各段，脚底和地板之间力最大，头皮处受力为零。这种力的梯度使人感觉到负重，而且感觉受力最大处也是脚下。人平躺下就会觉得轻松，是有效段数减少了，力的梯度减小了的缘故。在无重力的太空中向上加速升降机，加速力也要从地板向上传递，依然产生了一个力的梯度，人可以感觉到负重或超重。 由此可见，人感觉到负重，并不是因为有重力场作用在身上，而是因为有局部支持力作用在身上，是局部受力产生了力的梯度所为。 失重的感觉 升降机在重力场中做自由落体运动时、在太空无重力（或非常微弱）场合时，里面的人都会产生失重的感觉。事实上，前者并没有失去重力，重力依然作用在人体上。失重的感觉来自于失支持，使得人体各段之间的力消失为零，力的梯度为零。 在重力场中，物体每个分子、原子都是同时受力的。在太空无重力场中向上加速的升降机里，并不存在一个向下的“惯性力场”。前面说了，产生的负重来自地板给的加速力，在人体上产生力的梯度引起的。 并不存在所谓的“惯性力场”和重力场等效。 把一个人均匀带上电荷，置于和地面平行的平行板电容器中，电场力方向相反抵抗重力。人悬浮在地面以上，此时电场力=重力。电场力和重力都是作用在每个细胞之上的，没有局部受力，没有力（暂不考虑内部电荷之间的斥力）和力的梯度产生于细胞之间。因此人也是感觉失重的。 在无重力场空间，把均匀带电人在电场中加速，由于各细胞受力相同，没有局部受力，没有力（暂不考虑内部电荷之间的斥力）和力的梯度产生于各细胞之间。因此人也还是是感觉失重的。人并不会因为加速度很大而有任何超重感觉。 前面的这些论述，我都曾在相关帖子中叙述过，在这里采用专题形式特别提出来供大家批判。加速中的物体并不会自身产生惯性力，更不会产生惯性力场。所有的这种感觉都是对梯度力的误判。而梯度力源于物体局部受力。 结论： 1、太空无重力场中非加速状态、有重力场中自由落体状态。都产生“失重”，原因在于失去了局部支持力，导致分子、原子之间传递的力及其力的梯度消失，和有没有重力没必然关系。 2、太空无重力场中加速状态、有重力场中静止状态。都产生“负重”，原因在于有局部支持力，导致分子、原子之间传递的力不为零、力的梯度不为零。这也和有没有重力场没必然关系。 3、物体加速中产生的“惯性力”并不存在。不存在一个同时作用于每个原子上的惯性力及其惯性力场。结论2已给出原因。 |