慣性與慣性狀態(tài)

1、慣性與慣性狀態(tài)作者：吳興廣時間：2010-1-25 9:41:00 我們有時候認為牛頓運動定律是建立在絕對慣性系之上的，是這樣嗎？什么是慣性系？如何找到慣性系?所有的參照系都是平等的嗎？一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律描述的是物體不受外力的狀態(tài)。(理想化的狀態(tài))任何物體都和周圍的物體有相互作用，不受外力的物體是不存在的。通常，我們選擇參照系（無論慣性系或非慣性系）描述物體的運動狀態(tài)都是受力狀態(tài)。物體具有慣性與物體處于慣性狀態(tài)的區(qū)別一切物體都具有慣性。無論處于什么狀態(tài)，都具有慣性。慣性是物體一種性質；慣性狀態(tài)（指的是）包

2、括靜止狀態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)，物體不受外力狀態(tài)為慣性狀態(tài)。物體的受力狀態(tài)，在慣性系看來(或慣性系中)，物體處于勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。而物體相對于慣性系而言又是不受力的。(相對的不受力）在慣性系看來，物體處于不受力的保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)的慣性狀態(tài)。這種慣性狀態(tài)是一種相對的慣性狀態(tài)。在慣性系中運動狀態(tài)處于慣性狀態(tài)的物體，在非慣性系中（看來）就處于非慣性系狀態(tài)。（在非慣性系中處于慣性狀態(tài)的物體，在慣性系中處于非慣性狀態(tài)。）無論慣性系與非慣性系所描述的慣性狀態(tài)都是物體的受力狀態(tài)。這與牛頓第一運動定律所說的一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的慣性狀態(tài)是不同的。這種慣性狀態(tài)是物體不受外力

3、的慣性狀態(tài)。（絕對慣性狀態(tài)） 慣性系中（或非慣性系中）的慣性狀態(tài)是物體相對不受外力的慣性狀態(tài).（相對慣性狀態(tài))我們知道非慣性系中也存在慣性狀態(tài)，例如自由落體系。（讀此文前建議先讀慣性與參照系一文-題外話）慣性與能量物體具有保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質，所以力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。物體受力時產(chǎn)生加速度，外力消失不受力時，保持此時勻速直線運動狀態(tài)不變。物體受力產(chǎn)生加速度時，是在物體原來運動狀態(tài)的基礎上產(chǎn)生加速度的。就是說，物體受力時，物體還在保持著原來的運動狀態(tài)。力改變的就是物體原來的運動狀態(tài)。力具有使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的能力。這種能力不影響慣性的存在。物體受力時，

4、不影響慣性的存在。當物體受力時，物體具有保持運動狀態(tài)的能力，力具有改變物體運動狀態(tài)的能力，這兩種能力的共同作用的結果就是物體在原來運動狀態(tài)的基礎上發(fā)生改變，產(chǎn)生加速度。力改變了物體原來的運動狀態(tài)，力使物體原來的運動狀態(tài)發(fā)生了改變。物體在受外力時，有慣性嗎？慣性存在嗎？慣性系中的慣性狀態(tài)是相對慣性狀態(tài)。這種相對的慣性狀態(tài)，其實是物體的受力狀態(tài)。是不是物體受力時，仍具有慣性。這種慣性通過別的參照系(物體)可以觀測到。無論物體處于什么狀態(tài)都具有慣性？物體受力產(chǎn)生加速度時，物體仍具有慣性。什么是慣性？慣性是什么？一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一

5、定律。物體的這種保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質叫做慣性。（現(xiàn)在的慣性定義）我們發(fā)現(xiàn)物體具有保持靜止的性質的時候，認為力使物體運動起來，力消失后物體還是保持靜止。物體的運動是力的結果。后來發(fā)現(xiàn)一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運動下去。再后來發(fā)現(xiàn)，如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一受到沿著一條直線運動，即不會停下來，也不會偏離原來的方向。此時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)運動的物體具有保持運動不變的性質。當時得出，運動的物體所以會停下來，是因為受到外力的結果。可能認為物體具有保持勻速直線運動的性質，物體之所以靜止是因為受到力的結果?？赡苷J為物體具有保持勻速直線運動的性質與物體具有保持靜止

6、的性質是相對立的，不相容的。直到牛頓時候，認為運動的物體保持運動，靜止的物體保持靜止。力可以使靜止的物體運動起來，力可以使運動的物體靜止下來。物體具有保持靜止的性質，力能使靜止的物體運動起來，外力消失時，物體保持此時的勻速直線運動狀態(tài)不變，而不是再保持靜止狀態(tài)。一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。（這就是牛頓第一定律)物體本身具有保持速度不變的性質，力具有改變物體速度的能力。靜止的物體具有靜能，運動的物體具有動能。力使物體由靜止變?yōu)檫\動，力使物體由靜能變?yōu)閯幽?，能量增加。力使物體由運動變?yōu)殪o止，力使物體由動能變?yōu)殪o能，能量減少。力是一種能量。 力使靜止的

7、物體運動起來，外力消失后，物體不是再保持靜止，而是保持此時的勻速直線運動狀態(tài)。靜止的物體保持靜止。-就是說，物體本身具有保持能量（不變）的性質。（自身能量）力是物體對物體的作用（力的概念），只要有力發(fā)生，就一定要有受力物體和施力物體。物體能受力，物體具有接受力的性質，物體具有接受能量的性質。物體能施力，物體具有施放能量的性質。物體具有改變能量的性質。物體本身具有保持能量不變的性質，同時具有對外施放能量的性質，具有接受能量的性質力做功時與能量 質量小的物體運動狀態(tài)容易改變，質量大的物體運動狀態(tài)難以改變；這是為什么呢？運動狀態(tài)的改變難易程度 不一樣嗎？為什么不一樣？ 靜止的物體受力產(chǎn)生加速度時，物體做的功與物體有什么關系呢？ 物體由靜能變?yōu)閯幽埽芰堪l(fā)生改變。這種能量的改變不是任意的，力一定時，能量的改變與物體的質量成反比；。例如：受力相同，受力時間相同。兩物體質量不同，分別為m1與m2。質量為m1時，物體改變的能量為w1=(ft)2/2m1;質量為m2時，物體能量的改變?yōu)閣2=(ft)2/2m2.w1/w2=m2/m1. 在力做功時，物體的能量改變不是任意的。物體吸收的能量，不是任意的，釋放的能量不是任意的。慣性與慣性狀態(tài) 任何物體，都保持其靜止狀態(tài)，或勻速直線運動狀態(tài)，除非施加外力迫使其改變這種狀態(tài)。-牛頓第一定律受力運動狀態(tài)發(fā)生改變，外力消失時，物體保持此時的速度勻速