假想力(Fictitious Force)

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假想力(Fictitious Force)
台北市立第一女子高級中學林妏霙/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

何謂假想力?
假想力顧名思義就是假的力,也就是事實上並不存在,但是為了方便解釋某些概念或為了方便解題時,所引進的一種概念。

大家都知道牛頓第二定律,但是有沒有真正去想過它的適用時機呢?事實上,牛頓第二定律僅適用於慣性座標系──亦即不受淨外力的物體,保持靜止或等速度運動──,但是世界上絕大多數的物體在運動時都不是維持等速度運動,而是處於加速座標系中。假設現在有一個觀察者和物體在同一個加速座標系上,也就是和物體一起運動,那麼他所觀察到的物體便是靜止不動的,可是對外面的觀察者而言,物體作加速度運動所受淨力並不為零。

對此,科學家提出了假想力這個概念來解釋,使其符合牛頓力學,所以有人稱假想力為非慣性座標系內,對於牛頓第二定律的修正。亦即在這種情況下,若仍堅持要用牛頓第二定律,則必須引進一個沒有力源的假力,使物體在整個系統中看起來像達到了動態的力平衡。如此一來,又可以符合牛頓力學了。如.向心力與離心力的平衡。藉由假想力,我們可以很方便地處理非慣性座標系統內的力學問題。

假想力真的存在嗎?
有時候,我們會誤以為假想力是真實存在的,如. 車子轉彎的時候,車內的人會覺得好像受到一個力把自己往外拋,有人稱這個力為離心力,但事實上,這個力是不存在的!人之所以會向旁邊偏,純粹是因為慣性與摩擦力的因素。

日常生活中的假想力
一般我們在處理地球上的拋體運動時,因為運動範圍與時間過小,故地球表面可以視為一個慣性座標系。但是當我們在處理颱風、氣流或長程飛彈的時候,因為運動的範圍與持續的時間較長,地球本身便不能視為慣性座標系,而必須加上「科氏力」等來修正,這便是一種假想力。

參考資料
1. Benson, Harris(1996). University Physics. John Wiley & Sons Inc.
2. Halliday, Resnick,& Walker. 物理(上)(第七版)。 全華出版。
3. 林明瑞。高級中學物質科學物理篇(上)。南一書局
4. http://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/

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