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国梁兄说的太对了!其实惯性问题伽利略已经说的很透了,只是我们离开了伽利略的相对性原理才产生理解上的差异。 ※※※※※※ 即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实 |
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国梁兄说的太对了!其实惯性问题伽利略已经说的很透了,只是我们离开了伽利略的相对性原理才产生理解上的差异。 ※※※※※※ 即别轻信人说的,也别坚信己学的,更别迷信书写的;只信亲眼能见的,而且亲手能算的,关键亲身能验的;科学事实 |
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相对于惯性系做匀速直线运动的参考系是惯性系。牛顿力学里就是这么规定的。
地心系符合这一标准吗?不符合。日心系符合这一标准吗?也不符合。 那么为什么可以建立以地心为原点的参考系ECI(地心惯性系)呢?这当然是有根据的。 按我的说法就是,惯性力与外部引力相互抵消的结果。 |
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在转速为ω的水平圆盘上有一个随盘逆时针旋转的小球m,小球通过弹簧秤连接到轴心O,小球距离轴心O的半径是r。假设弹簧秤的刚度极大,可考虑转动的时候半径r不变。我们现在可以计算出弹簧受力为F1=mrω^2。我们也可以计算出半径r上的存在F'=-mrω^2的惯性力。在盘面旋转参考系看,这个小球转速是零,是静止的。它受到一个惯性力F'=mrω^2。这都没有问题。
现在我在盘速ω不变的情况下,考察在相同半径r上另一个相对圆盘以角速度ω1逆时针转动的小球。这时在圆盘参考系计算小球的受力为F1=mrω1^2。我把这个受力和该半径上的惯性力F'=mrω^2相加,得到弹簧秤指示应该是小球受力F1和该半径上的惯性力F'相加,计算得到F1+F'=mrω1^2+mrω^2=mr(ω1^2+ω^2)。
但是,这显然是错误的,与事实不符。事实上,弹簧秤上显示的拉力数应该是 F=mr(ω1+ω)^2=mr(ω1^2+2ω1ω+ω^2)。它明显大于计算出来的数值。显然弹簧秤上的拉力显示值大而且是物理真实力。前面加一个惯性力的结果是错误的。
要想在非惯性参考系内得到弹簧受力的正确计算结果,必须回到惯性系,取得小球在惯性系的角速度Ω=ω1+ω。此后再计算小球对弹簧秤的拉力才是真实的,而仅仅通过加一个惯性力是行不通的。
那种完全靠想像,在旋转坐标系中相同半径上运动的物体受力再加上惯性力F'就符合牛顿定律的做法是根本行不通的。多少人都没有计算过吧?这靠加一个惯性力在参考系上是不能解决问题的。必须按照我的做法,修正角速度,回到惯性系,得到Ω,才是正确的途径。 |
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这就是一个产生于旋转参考系的问题。正确计算如下,利用F1=mr(ω+ω1)^2,计算出ω=(F1/mr)^(1/2)-ω1=1 s-1,得到的这个ω是圆盘系在惯性系中的角速度。这就回到惯性系了。再求Ω=ω+ω2=1+4=5 s-1,就得到了小球在惯性系中的实际角速度Ω。再计算就得到了真实的弹簧秤受力F=mrΩ^2=25 N。
这个问题如果不使用回到惯性系去修正角速度的做法,而是使用加入惯性力的做法,恐怕很不容易解决吧? |
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对[428楼]说:
我修正角速度,回到惯性系去计算得到的是正确结果。对于你在转动参考系,你就没有这么简单的方法得到正确结果。不信你来计算一下啊! 在旋转非惯性系,任何按照牛顿定律公式计算出力的结果再用惯性力去修正,结果都是有问题的。你具体列个式子计算一下就明白了。我[428楼]的题目,用你的方法怎么做? |
| 我[432楼]对[426楼]给出的解答方案是光明正大地回复到惯性系去计算的,为的是表明这才是正确途径。我解这个题之前,并不知道圆盘的转速ω是多少。题目中只给了两个相对圆盘参考系的转速ω1、ω2。我绝不偷偷摸摸回到惯性系取出东西来作为计算的依据。 |
| 你可以说我什么题都没做过,但是我的疑问却是,是什么原因把科氏力话题给逗出来了的?难道是我[425楼]说的东西你没看明白?还是你看差行了?我感觉我这几楼讨论的东西并没有什么含糊不清楚的地方。我这里一边写还在一边纳闷呢!到现在我也没明白你提出科氏力的计算公式为哪般? |
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如若ω是已知的,则求ω1时的弹簧受力就更容易了。
直接在惯性系使用F=mrΩ^2=mr(ω+ω1)^2=mrω^2+2mrωω1+mrω1^2,这样就分解出来了三项。这完全是在惯性系得出的结果,根本不是你们在非惯性系推导出来的。这其中的2mrωω1的就是你说的那个角度等于90度时的所谓的“科氏力”。 2mrωω1=2mrω(v1/r)sin(π/2) 这也说明只要在式子中出现ω,它必定是以惯性系推导出来的结果。 |
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对[442楼]说:
请你睁大你的眼看看我[440楼]第七行说的“再求第二个状态的小球在惯性系中的角速度Ω,”,看清楚再评论好不? |
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等你们都看明白了我说的,你们会知道自己错了。老刘的[428楼]、[433楼]说的受力“科氏力和离心力”两项相加的结果并不正确,他缺少了第一项,参考系自身在惯性系中的转速的那一项,而我的算法是包括全部三项在内的。
当你们知道那些指责我的言论是错误的,你们应该不应该收回那些言论? |
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对443楼
王普霖你是没有理解我在442楼说的意思,我是告诉你,在440楼中你在惯性系中得到弹簧对小球的拉力为F=mrΩ^2 ,而我在442楼中以角速度为Ω的旋转坐标为参考糸,得到小球受离心力为F=-mrΩ^2 ,小球对弹簧拉力即为F=-mrΩ^2 ,两种结果是一致的!意在说明:你所认为的只有你以惯性系为参考糸得到的结果才正确,别人引入惯性力得到的结果是错的,这样的说法是荒谬的,明白了吧 |
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对[448楼]说:
你说的理由并不成立。老刘也承认我知道如何使用惯性力。我们的计算都是一样的,结果当然一样。但是,我们的受力对象不一样。他认为受惯性力(离心力)的是球儿,我认为受这个力的是圆心。 你看了这么久,我们核心思想的差异在什么地方,你应该早就明白了。 如果你在[442楼]说的“442楼中以角速度为Ω的旋转坐标为参考糸”并不是我题目中的旋转参考系,那你就要在讨论中声明,以免说到两岔去。这是讨论中必须要注意的。 向心力和离心力本是大小相等、方向相反、分别作用在物体和圆心上的两个力,而一个物体受了向心力还受离心力是于理不通的。物体受合力为零怎么能做向心加速运动? |