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科幻作品助力科学普及,科学合理怎么描写

来源:整理 时间:2022-04-09 10:41:53 编辑:教育知识 手机版

事实上我们周围的环境都是非惯性参考系,可是为什么会用惯性系来描述运动方程。原因是在这个系统里描述运动方程更简单,更方便。具体解释是在空间中,相对于任何参考点(静止中或移动中),运动中的粒子的位移、速度和加速度都可以测量计算而求得。虽然如此,经典力学假定有一组特别的参考系。在这组特别的参考系内,大自然的力学定律呈现出比较简易的形式,称这些特别的参考系为惯性参考系(惯性系)。

惯性系有个特性:两个惯性系之间的相对速度必是常数;相对于一个惯性系,任何非惯性参考系(非惯性系)必定呈加速度运动。所以,一个净外力是零的点粒子在任何惯性参考系内测量出的速度必定是常数;只有在净外力非零的状况下,才会有点粒子加速度运动。因为万有引力的存在,并无任何方法能够保证找到净外力为零的惯性系。事实上,可以将惯性系看作是非惯性系的特殊情况。

现实宇宙中非惯性系可以无限的接近惯性系,但是永远不会成功。所以说惯性系是基于客观的宇宙环境而推得的,基于此建立的物理大厦,也就不是空中楼阁。谈到这里,我们就不可避免的要谈到惯性【惯性即物体保持运动状态不变的性质】。惯性和惯性系是两个概念。惯性是物质固有的属性。无论是固体、液体或气体,无论物体是运动还是静止,都具有惯性。

一切物体都具有惯性。且惯性的大小只与物体的质量有关。质量大的物体运动状态相对难于改变,也就是惯性大;质量小的物体运动状态相对容易改变,也就是惯性小。艾萨克·牛顿在巨著《自然哲学的数学原理》里定义惯性为:惯性是物质固有的力,是一种抵抗的现象,它存在于每一物体当中,大小与该物体相当,并尽量使其保持现有的状态,不论是静止状态,或是匀速直线运动状态。

而惯性系是一个描述运动的参考系统。【牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系】还有惯性和惯性定律也不是一回事。惯性是物质本身的属性,我在上面已经说了。而惯性定律描述的是运动和力的关系。即这种关系标明了:力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的因素。我们都知道了,惯性是物质的固有属性,惯性的大小只于物体质量大小有关,与运动状态无关。

在这里要引出另一个物质固有的属性——万有引力【任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。】 它的公式是:F=(G×M1×M2)/R²。我们可以从中看出万有引力只于物体质量和物体间的距离有关。大家应该已经看出来了,质量对于惯性和引力是根本的。

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