问:
曲线运动通常建立自然坐标系,为什么有的曲线运动不适合选自然坐标系?
答:
曲线运动通常采用自然坐标系,因为自然坐标系简单直观,方便描述曲线运动的变化规律。但是,有些情况下自然坐标系不太适合用于描述曲线运动:
1. 曲线路径复杂,自然坐标系中的表达式也会变得很复杂。这时可以采用其他坐标系,通过坐标变换得到简单的表达式,更容易研究运动规律。
2. 运动速度和加速度随曲线变化而变化较大,在自然坐标系下比较困难确定。这时候可以选择运动速度和加速度较容易确定的其他坐标系。
3. 需要考虑某一运动量在曲线运动中的分力或其他向量量,自然坐标系不太方便实现这一目的。可选择与力相关的其他坐标系进行分析。
4. 需要将曲线运动与其他运动或力学量相结合进行综合分析和计算。这时应选择一个两者都适用的坐标系,自然坐标系可能不太合适。
5. 曲线运动中存在旋转或其他变换,自然坐标系难以正确描述坐标变换的过程。应选择与旋转或变换相关的其他坐标系。
综上,虽然自然坐标系简单直观,但当曲线运动比较复杂,或需要考虑速度、加速度、力等因素,或需要与其他运动或力学量结合进行综合分析时,自然坐标系就不太适用,应选择其他更为合适的坐标系进行描述。