
【化】 inertial (reference) frame; inertial (reference) system
慣性參考系(Inertial Frame of Reference)是經典力學中的核心概念,指一個相對于絕對空間保持靜止或勻速直線運動的坐标系。在該參考系中,物體若不受外力作用(或所受合力為零),将保持靜止或勻速直線運動狀态,這體現了牛頓第一定律(慣性定律)。其核心特征在于物理定律(特别是力學定律)在此參考系中具有最簡單的形式。
以下從漢英詞典角度詳解其要點:
基本定義與牛頓定律適用性
慣性參考系是牛頓運動定律嚴格成立的參照框架。物體在該系中的運動無需引入虛構力(如慣性力)來描述。例如,地面參考系在近似處理某些問題時可視作慣性系,但嚴格來說因地球自轉并非理想慣性系。
與非慣性系的區别
非慣性參考系(如加速運動的車廂)中,物體運動會表現出"額外"的加速度(如急刹車時乘客前傾),此時需引入離心力、科裡奧利力等虛拟力修正方程,而慣性系中則無需此類修正。
實際應用與科學意義
慣性系是描述天體運動(如行星軌道計算)、航天器軌迹的基礎。現代物理學中,狹義相對論也建立在慣性系之上(光速不變原理僅在慣性系中成立)。工程領域如慣性導航系統(INS)依賴此概念測量載體加速度。
權威定義參考
根據中國《物理學名詞》(全國科學技術名詞審定委員會審定),慣性參考系定義為:"牛頓第一定律成立的參考系"。英文對應術語為"Inertial Frame of Reference",其核心是"uniform motion without rotation"(無旋轉的勻速運動)。
參考資料來源:
慣性參考系是物理學中描述物體運動的基礎概念,其核心特征是牛頓運動定律在其中嚴格成立。具體解釋如下:
基本定義
慣性參考系是指一個沒有加速度的參考系。在此參考系中,若物體不受外力作用(或外力合力為零),它将保持靜止或勻速直線運動狀态(即滿足牛頓第一定律,也稱慣性定律)。
關鍵性質
常見近似
宇宙尺度
嚴格來說,宇宙中不存在絕對慣性系,但太陽系質心參考系等大尺度靜止框架可作為高精度研究的基準。
慣性參考系是經典力學和狹義相對論的基石。愛因斯坦提出,所有物理定律在慣性系中形式相同(狹義相對性原理),但需通過洛倫茲變換取代伽利略變換。
若需進一步探讨非慣性系中的修正方法(如達朗貝爾原理)或相對論中的擴展,可提供補充說明。
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