
【化】 convected inertial force
在漢英詞典視角下,“牽連慣性力”(英文:Inertial Force of Transport 或Inertial Force due to Frame Acceleration)是理論力學和工程動力學中的重要概念,特指當觀察者處于非慣性參考系(加速運動的參考系)時,為解釋物體相對該參考系的運動而引入的虛拟力(Fictitious Force)。
牽連慣性力源于參考系本身的加速度運動。當參考系相對于慣性系(如地面)存在平移加速度時,該參考系中的觀察者為使牛頓第二定律形式上成立,需在物體上附加一個虛拟力。其大小等于物體的質量乘以參考系相對于慣性系的加速度,方向與該加速度相反: $$ vec{F}_{in} = -m vec{a}_0 $$ 其中:
牽連慣性力常與科裡奧利力(Coriolis Force)并列讨論,二者均作用于非慣性系:
場景1:加速行駛的列車車廂
若車廂以加速度 $vec{a}_0$ 前進(非慣性系),車内觀察者發現懸挂的燈擺向後傾斜。為解釋這一現象,需引入牽連慣性力 $-m vec{a}_0$(方向向後),與重力合力構成擺繩的傾斜平衡。
場景2:自由落體電梯
電梯以加速度 $g$ 下落時,内部物體“失重”。此時牽連慣性力 $-mg$ 與重力 $mg$ 抵消,物體相對電梯的加速度為零。
在非慣性系中,物體運動方程修正為: $$ m vec{a}' = vec{F} + vec{F}{in} + vec{F}{cor} $$ 其中:
牽連慣性力在旋轉機械(如離心機)、航天器軌道計算及車輛動力學中具有重要應用。需強調其非真實性:它不源于物體間相互作用,而是參考系變換的數學結果,本質是慣性在非慣性系中的表現形式。
權威參考來源:
牽連慣性力是慣性力的一種表現形式,主要出現在非慣性參考系中。以下是詳細解釋:
牽連慣性力是由于參考系本身的加速度(即牽連加速度)而産生的假想力。當觀察者處于加速運動的參考系(如加速的電梯、轉彎的車輛)時,為了在非慣性系中沿用牛頓定律,需引入該力。
在工程和日常生活中常見,如:
牽連慣性力是解釋非慣性系中物體運動狀态變化的重要工具,其本質是數學上的修正項,而非真實存在的力。如需進一步了解科氏慣性力或其他分類,可參考相關物理教材或權威資料。
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