例谈非惯性系下物体的运动

李 楷

(甘肃省会宁县第二中学，甘肃 会宁 730799)



例谈非惯性系下物体的运动

李 楷

(甘肃省会宁县第二中学，甘肃 会宁 730799)

在分析物体间相对运动时，当其中之一存在加速度时，取其中有加速度的物体为参考系(为非惯性系)，在此非惯性系中加上惯性力，按平衡态处理，会达到意想不到的效果．

非惯性系；相对运动；惯性力．

一些关于物体间相对运动的问题，通过转换参考系，在非惯性系下研究，可使问题得到简化处理．

一、绳系两物块穿在水平粗糙杆上，绕连线上的某点在水平面内做圆周运动，在转速变化时，物块受到的摩擦力的分析是一大难点，下面转换参考系，在非惯性系中加上惯性力后，在“平衡态”下着手，来突破摩擦力随转速变化的难点．

例1：如图1所示，两物块A、B套在水平粗糙的CD杆上，并用不可伸长的轻绳连接，整个装置能绕过CD中点的轴OO1转动.已知两物块质量相等，杆CD对物块A、B的最大静摩擦力大小相等.开始时绳子处于自然长度(绳子恰好伸直但无弹力)，物块B到OO1轴的距离为A到OO1轴距离的两倍.现让该装置从静止开始转动，且转速逐渐增大，在绳子处于自然长度到两物块A、B即将滑动的过程中，下列说法正确的是( ).

图1

A．A受到的静摩擦力一直增大；

B．B受到的静摩擦力是先增大，后保持不变；

C．A受到的静摩擦力是先增大后减小；

D．A受到的合力一直在增大．

解析：设轻绳长度为3r，两物块A、B的质量mA=mB=m，物块与杆之间的动摩擦因数为μ．

图2

二、两物体在竖直方向上，由同一高度同时释放、同时落地，同时原速反弹而竖直上抛，总在同一高度上，保持相对静止．若其中一物体做平抛运动，那么相对另一物体做匀速直线运动．

例2(第32届全国中学生物理竞赛预赛试题)：从左至右在同一水平地面上依次有3个质点a、b、c，且三者共线，a与b相距l1，b与c相距l2．现同时将它们从其初始位置抛出．已知质点b以初速度v0竖直上抛，质点c以某一初速度竖直上

抛．设在这3个质点的运动过程中，a能碰到质点b和c；并假设质点a的质量远大于质点b的质量，且a与b碰撞时间极短．求质点c的初速度vc和质点a的初速度所满足的条件．所求的结果均用题中的已知量表示出来．