在牛顿第一定律没提出来之前,人们认为力是物体运动的原因。假设两个物体,一个物体用绳绑着另一个物体b被扔出去在真空里均速运动,牛顿第一定律a之前,人们认为力是物体运动产生的原因,那么物体a发力做工拉着b跑,或者反过来物体b发力拉着a跑(是不是面熟,两个铁球同时落地)。

提出牛顿第一定律之后,你就明白,a没有做功拉b,b也没做功拉a。在不受其他外力的情况下,可以一直飞出地球飞出太阳系飞出银河。所以,计算了需要抵抗的这些外力之后,就得出了飞出地球飞出银河的最小的力和最小速度。这就是第一第二第三宇宙速度。由速度和质量,还有牛顿第二定律,得出需求的力和燃料数量,才能让你几个亿的发射不会失败,不会飞到半路燃料不足掉下来!

牛顿第一定律就像数学1 1=2。你在算矩阵算向量算泰勒级数的时候用不到1 1=2,所以你说他鸡肋没用吗?没有1 1=2,后面那些东西根本推导不出来,也就不存在。没有牛一惯性定律,也就没有后面牛二牛三,f=ma会直接错掉,物理学会发展成什么样?

物理惯性如何理解(在物理学中是不是鸡肋般的存在)(1)

那惯性有什么意义呢?

其实惯性本来就不存在,存在的是惯性力。

力使静止的物体运动。

力使运动的物体静止。

力使运动的物体改变方向。

一切物体只有在力的作用下才能运动,一切运动的物体都有惯性力。

这才是物体运动的本质。

举几个惯性的例子吧:

1.飞镖脱手后继续运动;

2.小狗抖动身体,甩掉毛上的水(洗衣机甩干);

3.发射卫星所需的推力不但与卫星所受重力和发射的倾角有关,而且还与发射方向和发射地点的纬度有关,按照赤道上某点计算,地球由西向东以460 m/s的速度转动。如果火箭向东发射,就可以利用地球自转的惯性节省推力.随着地球纬度的变化,各处转动的线速度也不一样,地球转动线速度在赤道处最大,而在南北极最小,几乎为零。所以,发射地点的纬度越高,所需火箭推力也越大.在赤道附近顺着地球自转的方向发射最为省力;

4.汽车发动机的飞轮提供非做功冲程的动力;

5.足球在空中飞行;

6.纸飞机离开手以后继续飞行;

7.星际探测仪,一经脱离地球引力范围,不需要用发动机就可保持飞行。

因此,“惯性”不是物理学中的鸡肋概念!

物理惯性如何理解(在物理学中是不是鸡肋般的存在)(2)

初学者看到牛顿定律,会觉得第二定律里面包含了第一定律,因为第一定律似乎就是第二定律加速度等于0的一种特殊情况,如果真的是如此,那么惯性就的确不是一个必要的概念了,因为它已经被包含在第二定律里面了。

然而,这种观点是错误的。「惯性」这个概念的关键在于,它为「惯性系」提供了定义的依据。何为惯性系?惯性系指的是一种这样的参考系,这个系统内部的规律跟系统外的因素无关,可以均匀、各向同性地描述空间,且可以均匀描述时间的参考系。惯性系的最大特点就是满足牛顿第一定律,可以认为所有的惯性系都在进行匀速直线运动,它们相互之间可以通过变换进行转变。从这,我们可以看到,「惯性系」是物理学的关键,如果没有「惯性系」,那么在汽车上和在地面上就有可能是两套不同的物理规律,物理学的描述就变得很复杂。与其把惯性看成物体的性质,不如说,惯性在本质上来说反映的是参考系的性质,或者说是时空的性质。幸好,牛顿第一定律告诉我们,惯性系一定存在。有了「惯性系」,才有了在惯性系中成立的牛顿第二、第三定律,所有其它的由牛顿定律衍生出来的力学规律也是只对惯性系成立。

惯性系的概念对于相对论还是同样的重要,相对论的两大基本假设就是,在所有惯性系中,物理定律有相同的表达形式;在所有惯性系中,真空中的光速不变。

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