什么是惯性力?

什么是惯性力?

我们知道牛顿第二定律只在惯性系中(定义:满足牛顿第一定律的参考系)成立, 但我们生活中许多直观的感受往往来自于非惯性系中, 比如加速上升的电梯, 拐弯的车。

这时我们的感觉就像是被施加了一个和所在参考系加速度相反方向的无形的力。 例如车相对于惯性系(地面)向前加速的时候, 我们会感觉被向后推到了椅背上。

为了把牛顿定律拓展到非惯性系中, 我们需要人为地假设一种并不存在的力(以保证牛顿第二定律仍然成立), 这就是惯性力。 具体的定义可以参考我写的一篇文章。

作为一个简单的例子, 我们来讨论离心力。 在高中物理课上, 我们往往被告知离心力这个概念是“错的”, “正确”的方法是使用向心力来计算圆周运动时的受力。 这种说法是假设了我们在惯性系中分析问题。 但如果我们使用非惯性系, 例如用旋转木马上的木马为参考系(不考虑木马上下运动), 那么“离心力”的说法就是对的。 因为这时人相对于参考系来说不存在任何加速度, 但木马的确给人一个向心力, 所以要使牛顿定律依然成立, 我们就需要引入一个反方向的等大的惯性力, 我们就把它称为“离心力”,这样人才能受力平衡。