3慣性力學(xué)學(xué)習(xí)思考(編輯修改稿)
2025-08-26 20:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 整體天體產(chǎn)生重力場這一經(jīng)驗命題，畢竟大大地縮小了尋求其原因的范圍。而引力的認識，反而以為不存在其原因了。在這里要強調(diào)一下， rho。場僅是力學(xué)中的抽象概念， rho。場包含物體內(nèi)部的空間及重力場， 第 10 頁 共 22 頁 重力場是特殊的 rho。場。 （三）作為基 本概念的 rho。空間為什么 rho?？臻g姍姍來遲呢。就是由于從經(jīng)驗層次的現(xiàn)象（已經(jīng)歸納的現(xiàn)象）再變?yōu)槌橄髮哟蔚幕靖拍畹倪^程，是人們最不習(xí)慣的過程，總不容易擺脫具象。之所以不習(xí)慣，其原因之一也是因為人們先有了原來理論的抽象及已經(jīng)習(xí)慣了的思維方式，即使有了具象也看不到其抽象意義。而由抽象變?yōu)榫呦蟮倪^程，那可容易多了，但也往往具象出來客觀世界不存在的東西。從邏輯學(xué)角度，基本概念是不能被其它概念來定義的概念，其內(nèi)涵具有一定的模糊性。 rho?？臻g也是如此，只能用感覺到的物體質(zhì)量部分的壓強梯度現(xiàn)象來說明之，但又不是壓強 梯度本身。真空是具象空間，真空里照樣存在重力場的 rho。梯度值的有否，可用具象的壓強梯度來檢驗之。但不能認為真空是 rho。均勻空間。 rho。空間與壓強梯度的關(guān)系可類比鐵粉末直觀表現(xiàn)磁場結(jié)構(gòu)的關(guān)系。擺脫不了具象，不能變?yōu)橐粋€基本概念，也是愛因斯坦的一無所有的空間怎能分出兩種空間的困惑原因之一，而用運動規(guī)定出來的彎曲時空又不能區(qū)分出是表述了物體的廣義慣性還是表述了場的屬性。特別強調(diào)的是：物體內(nèi)部空間只能指物體質(zhì)量部分所占據(jù)的空間，也是愛因斯坦晚年醒悟的物體具有空間廣延性的涵義；而重力場空間不僅包含質(zhì)量部分（整體 天體）的空間，也包含沒有質(zhì)量部分的空間。這樣就避免了變?yōu)橐粺o所有的無邊界的抽象參考系而帶來的相對不 第 11 頁 共 22 頁 清的問題?？偟恼f來， rho?？臻g僅在數(shù)學(xué)形式上是標量場（其梯度為矢量場），但在物理意義上，則包含了表述廣義慣性、可變?yōu)槲矬w內(nèi)部空間及重力場的本體性場、勢、能、熵與質(zhì)量部分的壓強梯度等涵義。 三、慣性力學(xué)及其例題在中學(xué)教材中，加速度可直接用一個字母來表示。 rho。梯度與加速度一樣，也可直接用一個字母來表示，設(shè)定其字母為 p，其物理單位名稱為坦。為了遵從現(xiàn)在教科書的習(xí)慣，力的物理單位仍用牛頓。那么，廣義慣性 力定律需要乘上量綱系數(shù) k，運動定律需要乘上 k 的倒數(shù)。在計算習(xí)題時，可設(shè)量綱系數(shù)為 1。物體內(nèi)外空間的 rho。梯度，以下簡稱內(nèi) p與外 p。慣三律可以改寫為以下形式： ① 廣義慣性定律：物體總保持其內(nèi)部的 rho。均勻空間時的運動狀態(tài)。 ② 廣義慣性力定律：f=kmp內(nèi) ③ 廣義慣性運動定律： p外－ p內(nèi) =1/ktimes。a 慣三律的運動定律：其三個矢量在同一條直線上，并且方向相同；如有一矢量方向相反，則變正負符號；如有一矢量不在其直線上，依習(xí)題具體情況有時可用矢量分解的角度化為其直線上的矢量。值得注意的是， p矢量的垂直方向，該 p 矢量為零。特別值得注意的是，由于設(shè)量綱系數(shù)為 1，絕對值 a 有物理意義的雙重性，有時表示 p值，有時又表示物體的加速度值。原來牛頓力學(xué)中也隱含這雙重性，但沒有 p 物理量之前，其物理涵義是混亂、自相矛盾或是錯誤的。在做習(xí)題時，一定要依題意，來決定雙重性的哪一 第 12 頁 共 22 頁 方，比如當外 p=g時，有時僅表示以單位為坦的重力場的強度值，有時僅表示以單位為加速度的自由落體運動的值，這時的 g 就不能再乘質(zhì)量了。當物體內(nèi) p=g時，表示物體處在相對重力場的靜止及平動狀態(tài)，仍需要以坦為單位來計算，表示物體處在非廣義慣性運動狀態(tài)，（準非廣義慣性運動狀 態(tài)則是非 g 值的不自由落體加速運動狀態(tài)）這時物體必有廣義慣性力（重力）與其反作用的真正的外力存在。由于慣三律取代了牛二律的理論核心地位，當然，其解題思路及解法也具有取代性。慣三律與牛頓力學(xué)的解題思路及解法的區(qū)別的關(guān)鍵就在于：合外力的解法，在今后仍可繼續(xù)運用。但在針對某一物體的受力分析過程中，該物體的質(zhì)量與其內(nèi)部的 rho。梯度值的乘積值僅是該物體的廣義慣性力的值，其力的反作用力，才是真正的合外力。牛頓慣性力、慣性離心力、科里奧利力與重力都是真實的該物體的廣義慣性力。例題 1：一輛裝滿水的車廂以恒加速度 a1=10m/s2在水平軌道上運動，一個質(zhì)量為 m=2kg 且運動方向（以車廂為參考系）的加速度為a2=8radic。2m/s2 的小球從車廂上部落下（不接觸車廂壁），求小球的阻力 f及其與垂直線的夾角 theta。（示意圖略）解：地面重力場 p1=10（坦）。（ 1）水平方向的車廂外 p1=0，其內(nèi) p 為p2，依運動定律， p1p2=a1，即 p2=a1=10（坦）。（ 2）垂直方向的車廂內(nèi) p3及車廂加速度 a3，依運動定律， p1p3=a3，因其相對地面平動， a3=0，即 p1=p3=10（坦）。（ 3）車廂合內(nèi) 第 13 頁 共 22 頁 p42=p22+p32=102+102=200，即 p4=10radic。2（坦）；夾角由tgtheta。=p2： p3=10： 10=1，得 theta。=450。（ 4）小球外 p4，小 球 內(nèi) p5 ， p4 方 向 ， 依 運 動 定 律 ， p4p5=a2 ，即p5=p4a2=10radic。28radic。2=2radic。2（坦）。依廣義慣性力定律， f=mp5=2times。2radic。2=4radic。2，又依互為作用力定律，f=f，即 f=4radic。2（牛頓）。答：略。注：如把慣三律的一些特殊情況轉(zhuǎn)化為一系列推論，直接用其推論，則解題步驟將很簡單 。例題 2：一架質(zhì)量為 m=5000kg 的飛機，在豎直環(huán)行軌道上以速度 v=100m/s 飛行，求：（ a）環(huán)行軌道的可能的最大半徑 r；（ b）在其環(huán)行軌道最低點處作用于飛機上的升力 f。（示意圖略）解：（ a）在可能的最大半徑的環(huán)行軌道的最高點處，飛機的內(nèi)p=0，飛機的外 p=g=10（坦），依運動定律， p 外 p 內(nèi) =a，故 p外=a=10（米 /秒 2），而 a=v2/r，故 p 外 =v2/r， r=v2/p 外=1002/10=1000（米）。（ b）在此軌道最低點處，依運動定律， p外 p內(nèi) =v2/r，故 p 內(nèi) =p外 +v2/r=10+1002/1000=200（坦），依廣義慣性力定律， f=mp內(nèi) =5000times。20=105，又依互為作用力定律， f=f，得 f=105（牛頓）。答：（略）。注：例題 1 中的車廂內(nèi)有
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