惯性力(Fictitious Force)探秘

惯性力(Fictitious Force)探秘惯性原理 提到惯性力 不得不先说说惯性原理 Inertia 惯性原理大家都知道 就是牛顿的第一运动定律 一个不受任何外力的物体将保持静止或匀速直线运动 物体具有的这种性质就叫做惯性 其实 惯性原理最早不是牛顿提出来的 而是迦利略 图片来自网络 在中世纪的欧洲 宗教对人们的思想禁锢很深 对自然科学的研究尤其受到严厉制裁 1600 年

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惯性原理

提到惯性力, 不得不先说说惯性原理(Inertia)。惯性原理大家都知道,就是牛顿的第一运动定律:一个不受任何外力的物体将保持静止或匀速直线运动。物体具有的这种性质就叫做惯性。

其实,惯性原理最早不是牛顿提出来的,而是迦利略。


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在中世纪的欧洲,宗教对人们的思想禁锢很深,对自然科学的研究尤其受到严厉制裁。1600年,意大利学者布鲁诺主张无限宇宙论后不久,就在罗马被教会的信徒当众焚杀,教徒们希望继续从理论上批驳以布鲁诺为代表的天文学说。当时,信徒们根据圣经的记载,认为地球应该是宇宙的中心,但是布鲁诺不认同,提出我们周围的星球不过是浩瀚宇宙的沧海一栗。信徒们质疑,如果地球和其他星体是按某个轨道运行的,那么提供星球运动的动力在哪里?

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1632年,伽利略为了捍卫日心说而提出了惯性定律的构想。他做了一个斜坡实验,把小球从斜坡上滚动下来,下面垫上不同的材料,另外一边又是一块斜坡。他发现,当采用足够光滑的材料的时候,落下的小球到达另一个斜坡处总能达到差不多的高度。他于是猜想,如果能使用绝对光滑的材料,那么小球将永不停息地滚动下去。这证明了物体不需要持续的外力也能运动。伽利略的结论与现实生活中的常识是抵触的,因为日常生活经验告诉我们,运动的物体总是不得不停止。但是要把运动的本质剥离出来,形成摩擦力等阻力的概念,非过人的想象力是不可以达到的。

伽利略的结论揭开了近代科学的序幕。几十年后,牛顿用更加简洁的语言复述了这个定律。实际上,牛顿也无法实际证明这个定律,只把它作为不言自明的结论,因为现实中不受力的物体根本不存在。但我们可以稍微思考一下牛顿第二定律:合外力等于质量乘以加速度。这个定律只有在第一定律满足的前提下才能成立。第二定律表述了物体加速度变化的原因,我们在实际生活中很容易找到这样的例子࿰

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