论“自然坐标系”在力学中的应用

在大学物理和力学教程中,常用一种特殊的坐标系,即自然坐标系.由于该坐标系的独特的性质,决定了它在物理学及力学中应用的重要意义,但在高等数学或数学分析教程中,对自然坐标系一般都不作专题讨论,而物理教程中又认为这种坐标系是数学问题也不作详细论证,因此对多数大学生而言,对这种坐标系的建立过程和特性便成为半盲区.本文则主要讨论自然坐标系的性质和特性.下面分五个方面来论述:一、自然坐标系的建立;二、自然坐标系单位矢量的表达式;三、速度和加速度在自然坐标系中的分量表达式;四、速度和加速度在自然坐标系中投影式的物理意义及其在力学问题中的特殊作用;五、自然坐标系在力学问题中的应用的举例说明.