Inercinių ir inercinių atskaitos sistemų pavyzdžiai. Kokios atskaitos sistemos vadinamos inercinėmis? Inercinių atskaitos sistemų pavyzdžiai. Kokia yra ramybės būsena

Antikos filosofai bandė suprasti judėjimo esmę, atskleisti žvaigždžių ir Saulės poveikį žmogui. Be to, žmonės visada stengėsi nustatyti jėgas, veikiančias materialųjį tašką jo judėjimo procese, taip pat poilsio momentu.

Aristotelis manė, kad nesant judėjimo, jokios jėgos neveikia kūno. Pabandykime išsiaiškinti, kurios atskaitos sistemos vadinamos inercinėmis, pateiksime jų pavyzdžių.

Poilsio būsena

Kasdieniame gyvenime tokią būklę sunku nustatyti. Beveik visų tipų mechaniniuose judėjimuose daroma prielaida, kad yra pašalinių jėgų. Priežastis – trinties jėga, neleidžianti daugeliui objektų palikti pradinę padėtį, išeiti iš ramybės būsenos.

Atsižvelgdami į inercinių atskaitos sistemų pavyzdžius, pažymime, kad jos visos atitinka 1 Niutono dėsnį. Tik jį atradus buvo galima paaiškinti ramybės būseną, nurodyti jėgas, veikiančias šioje būsenoje kūną.

1 Niutono dėsnio formuluotė

Šiuolaikiniu aiškinimu jis paaiškina, kad egzistuoja koordinačių sistemos, kurių atžvilgiu galima laikyti išorinių jėgų, veikiančių materialųjį tašką, nebuvimą. Niutono požiūriu, inercinės atskaitos sistemos yra tokios, kurios leidžia svarstyti apie kūno greičio išsaugojimą ilgą laiką.

Apibrėžimai

Kurios atskaitos sistemos yra inercinės? Jų pavyzdžiai nagrinėjami mokykliniame fizikos kurse. Tokios atskaitos sistemos laikomos inercinėmis, kurių atžvilgiu materialus taškas juda pastoviu greičiu. Niutonas patikslino, kad bet kuris kūnas gali būti panašioje būsenoje tol, kol nereikia taikyti jėgų, galinčių pakeisti tokią būseną.

Realiai inercijos dėsnis įvykdomas ne visais atvejais. Analizuodami inercinių ir neinercinių atskaitos sistemų pavyzdžius, apsvarstykite asmenį, besilaikantį už turėklų judančioje transporto priemonėje. Staigiai stabdant automobilį, žmogus automatiškai juda transporto priemonės atžvilgiu, nepaisant išorinės jėgos nebuvimo.

Pasirodo, ne visi inercinės atskaitos sistemos pavyzdžiai atitinka Niutono dėsnio 1 formuluotę. Inercijos dėsniui patikslinti buvo įvestas patobulintas skaitymas, kuriame jis atliekamas nepriekaištingai.

Atskaitos sistemų tipai

Kokios atskaitos sistemos vadinamos inercinėmis? Greitai paaiškės. „Pateikite inercinių atskaitos sistemų pavyzdžių, kuriose įvykdomas 1 Niutono dėsnis“ – panaši užduotis siūloma ir moksleiviams, kurie devintoje klasėje egzaminu pasirinko fiziką. Norint susidoroti su atliekama užduotimi, būtina turėti inercinių ir neinercinių atskaitos sistemų idėją.

Inercija apima ramybės arba vienodo tiesinio kūno judėjimo palaikymą tol, kol kūnas yra izoliuotas. Kūnai, kurie nėra sujungti, nesąveikauja ir yra atskirti vienas nuo kito, laikomi „izoliuotais“.

Panagrinėkime keletą inercinės atskaitos sistemos pavyzdžių. Jei atskaitos sistema laikysime žvaigždę galaktikoje, o ne judantį autobusą, keleivių, besilaikančių už turėklų, inercijos dėsnio įvykdymas bus nepriekaištingas.

Stabdymo metu ši transporto priemonė ir toliau judės tiesia linija, kol ją paveiks kiti kūnai.

Kokius inercinės atskaitos sistemos pavyzdžius galima pateikti? Jie neturėtų turėti jokio ryšio su analizuojamu kūnu, paveikti jo inerciją.

Būtent tokioms sistemoms įvykdomas 1 Niutono dėsnis. Realiame gyvenime sunku atsižvelgti į kūno judėjimą, palyginti su inerciniais atskaitos rėmais. Neįmanoma patekti į tolimą žvaigždę, kad būtų galima su ja atlikti žemiškus eksperimentus.

Žemė priimama kaip sąlyginės atskaitos sistemos, nepaisant to, kad ji yra susijusi su joje esančiais objektais.

Galima apskaičiuoti pagreitį inercinėje atskaitos sistemoje, jei atskaitos sistema laikomas Žemės paviršius. Fizikoje nėra matematinio Niutono dėsnio įrašo 1, tačiau būtent jis yra daugelio fizikinių apibrėžimų ir terminų pagrindas.

Inercinių atskaitos sistemų pavyzdžiai

Moksleiviams kartais sunku suprasti fizinius reiškinius. Devintokams siūloma tokio turinio užduotis: „Kokios atskaitos sistemos vadinamos inercinėmis? Pateikite tokių sistemų pavyzdžių. Tarkime, kad vežimėlis su kamuoliuku iš pradžių juda lygiu paviršiumi pastoviu greičiu. Be to, jis juda išilgai smėlio, todėl rutulys pradedamas pagreitinti, nepaisant to, kad kitos jėgos jo neveikia (bendras jų poveikis lygus nuliui).

To, kas vyksta, esmę galima paaiškinti tuo, kad judant smėlėtu paviršiumi sistema nustoja būti inercija, jos greitis yra pastovus. Inercinių ir neinercinių atskaitos sistemų pavyzdžiai rodo, kad per tam tikrą laikotarpį įvyksta jų perėjimas.

Kėbului įsibėgėjus, jo pagreitis turi teigiamą reikšmę, o stabdant šis indikatorius tampa neigiamas.

Kreivinis judėjimas

Žvaigždžių ir Saulės atžvilgiu Žemė juda lenkta trajektorija, kuri turi elipsės formą. Atskaitos sistema, kurioje centras yra sulygiuotas su Saule, o ašys nukreiptos į tam tikras žvaigždes, bus laikoma inercine.

Atkreipkite dėmesį, kad bet kuri atskaitos sistema, kuri judės tiesiai ir tolygiai heliocentrinio rėmo atžvilgiu, yra inercinė. Kreivinis judėjimas atliekamas su tam tikru pagreičiu.

Atsižvelgiant į tai, kad Žemė juda aplink savo ašį, atskaitos sistema, kuri yra susijusi su jos paviršiumi, juda su tam tikru pagreičiu heliocentrinio atžvilgiu. Esant tokiai situacijai, galime daryti išvadą, kad atskaitos sistema, kuri yra susijusi su Žemės paviršiumi, juda pagreičiu heliocentrinio atžvilgiu, todėl negali būti laikoma inercine. Tačiau tokios sistemos pagreičio vertė yra tokia maža, kad daugeliu atvejų tai daro didelę įtaką su ja susijusių mechaninių reiškinių specifikai.

Sprendžiant praktines techninio pobūdžio problemas, įprasta atsižvelgti į inercinę atskaitos sistemą, kuri yra tvirtai susijusi su Žemės paviršiumi.

Galilėjaus reliatyvumo teorija

Visos inercinės atskaitos sistemos turi svarbią savybę, kurią apibūdina reliatyvumo principas. Jo esmė slypi tame, kad bet koks mechaninis reiškinys tomis pačiomis pradinėmis sąlygomis vykdomas vienodai, nepaisant pasirinktos atskaitos sistemos.

ISO lygybė pagal reliatyvumo principą išreiškiama šiomis nuostatomis:

• Tokiose sistemose jos yra vienodos, todėl bet kuri jų aprašyta lygtis išreiškiama koordinatėmis ir laiku, lieka nepakitusi.
• Atliktų mechaninių eksperimentų rezultatai leidžia nustatyti, ar atskaitos sistema bus ramybės būsenoje, ar ji atlieka vienodą tiesinį judėjimą. Bet kuri sistema gali būti sąlygiškai pripažinta nejudančia, jei kita juda jos atžvilgiu tam tikru greičiu.
• Mechanikos lygtys išlieka nepakitusios koordinačių transformacijų atžvilgiu, kai pereinama iš vienos sistemos į antrą. Galima apibūdinti tą patį reiškinį skirtingose ​​sistemose, tačiau jų fizinė prigimtis šiuo atveju nepasikeis.

Spręsti problemas

Pirmas pavyzdys.

Nustatykite, ar inercinė atskaitos sistema yra: a) dirbtinis Žemės palydovas; b) vaikų patrauklumas.

Atsakymas. Pirmuoju atveju nekalbama apie inercinę atskaitos sistemą, nes palydovas juda orbitoje veikiamas gravitacijos, todėl judėjimas vyksta su tam tikru pagreičiu.

Antras pavyzdys.

Pranešimų sistema yra tvirtai susieta su liftu. Kokiose situacijose tai gali būti vadinama inercija? Jei liftas: a) nukrenta; b) tolygiai juda aukštyn; c) greitai kyla; d) tolygiai nukreiptas žemyn.

Atsakymas. a) Laisvo kritimo metu atsiranda pagreitis, todėl atskaitos sistema, kuri yra susijusi su liftu, nebus inercinė.

b) Tolygiai judant liftui, sistema yra inercinė.

c) Judant su tam tikru pagreičiu atskaitos sistema laikoma inercine.

d) Liftas juda lėtai, turi neigiamą pagreitį, todėl atskaitos sistemos negalima vadinti inercine.

Išvada

Visą savo egzistavimo laiką žmonija stengėsi suprasti gamtoje vykstančius reiškinius. Bandymų paaiškinti judėjimo reliatyvumą ėmėsi Galilėjus Galilėjus. Isaacui Newtonui pavyko išvesti inercijos dėsnį, kuris buvo pradėtas naudoti kaip pagrindinis postulatas atliekant skaičiavimus mechanikoje.

Šiuo metu kūno padėties nustatymo sistema apima kūną, laiko nustatymo įrenginį, taip pat koordinačių sistemą. Priklausomai nuo to, ar kūnas yra kilnojamas, ar nepajudinamas, galima apibūdinti tam tikro objekto padėtį reikiamu laikotarpiu.

Pirmasis Niutono dėsnis suformuluotas taip: kūnas, neveikiamas išorinių poveikių, yra ramybės būsenoje arba juda tiesia linija ir tolygiai... Toks kūnas vadinamas Laisvas, o jo judėjimas yra laisvas judėjimas arba judėjimas pagal inerciją. Kūno savybė išlaikyti ramybės būseną arba vienodą tiesinį judėjimą, kai jo neveikia kiti kūnai, vadinama inercija... Todėl pirmasis Niutono dėsnis vadinamas inercijos dėsniu. Griežtai kalbant, laisvi kūnai neegzistuoja. Tačiau natūralu manyti, kad kuo toliau dalelė yra nuo kitų materialių objektų, tuo mažesnį poveikį jos jai daro. Įsivaizduodami, kad šios įtakos mažėja, pasiekiame laisvo kūno ir laisvo judėjimo idėjos ribą.

Neįmanoma eksperimentiškai patikrinti prielaidos apie laisvosios dalelės judėjimo pobūdį, nes neįmanoma visiškai tiksliai nustatyti fakto, kad sąveikos nėra. Imituoti šią situaciją galima tik tam tikru tikslumu, naudojant eksperimentinį tolimųjų kūnų sąveikos sumažėjimo faktą. Daugelio eksperimentinių faktų apibendrinimas, taip pat iš įstatymo kylančių pasekmių sutapimas su eksperimentiniais duomenimis įrodo jo pagrįstumą. Judėdamas kūnas kuo ilgiau išlaiko greitį, tuo silpniau jį veikia kiti kūnai; pavyzdžiui, paviršiumi slystantis akmuo juda ilgiau, kuo šis paviršius lygesnis, tai yra, tuo mažesnis šio paviršiaus poveikis jam.

Mechaninis judėjimas yra santykinis ir jo pobūdis priklauso nuo atskaitos sistemos. Kinematikoje atskaitos sistemos pasirinkimas nebuvo esminis. Tai nėra dinamikos atvejis. Jei bet kurioje atskaitos sistemoje kūnas juda tiesia linija ir tolygiai, tada atskaitos sistemoje, judant pirmosios atžvilgiu pagreitintu greičiu, to nebebus. Iš to išplaukia, kad inercijos dėsnis negali galioti visose atskaitos sistemose. Klasikinė mechanika teigia, kad yra atskaitos sistema, kurioje visi laisvieji kūnai juda tiesia linija ir tolygiai. Tokia atskaitos sistema vadinama inercine atskaitos sistema (IFR). Inercijos dėsnio turinys iš esmės susiveda į teiginį, kad egzistuoja tokios atskaitos sistemos, kuriose kūnas, nepatirtas išorinių poveikių, juda tolygiai ir tiesiai arba yra ramybės būsenoje.

Nustatyti, kurios atskaitos sistemos yra inercinės, o kurios neinercinės, tai įmanoma tik empiriškai. Tarkime, kad mes kalbame apie žvaigždžių ir kitų astronominių objektų judėjimą mūsų stebėjimui prieinamoje Visatos dalyje. Parinkime atskaitos sistemą, kurioje Žemė laikoma stacionaria (tokį rėmą vadinsime antžemine). Ar tai bus inercija?

Galite pasirinkti žvaigždę kaip laisvą kūną. Iš tiesų, kiekviena žvaigždė dėl savo didžiulio atstumo nuo kitų dangaus kūnų praktiškai yra laisvas kūnas. Tačiau Žemės atskaitos sistemoje žvaigždės kasdien sukasi dangaus skliaute, todėl juda su pagreičiu, nukreiptu link žemės centro. Taigi laisvo kūno (žvaigždės) judėjimas žemės atskaitos sistemoje vyksta apskritimu, o ne tiesia linija. Jis nepaklūsta inercijos dėsniui, todėl žemės atskaitos sistema nebus inercinė.

Todėl norint išspręsti problemą, būtina patikrinti kitas atskaitos sistemas dėl inercijos. Pasirinkime Saulę kaip atskaitos kūną. Tokia atskaitos sistema vadinama heliocentrine atskaitos sistema arba Koperniko sistema. Susijusios koordinačių sistemos koordinačių ašys yra tiesės, nukreiptos į tris tolimas žvaigždes, kurios nėra toje pačioje plokštumoje (2.1 pav.).

Taigi, tiriant judesius, vykstančius mūsų planetų sistemos, taip pat bet kurios kitos sistemos mastu, kurių matmenys yra maži, palyginti su atstumu iki tų trijų žvaigždžių, kurios Koperniko sistemoje pasirinktos kaip etaloninės žvaigždės, Koperniko. sistema praktiškai yra inercinė atskaitos sistema.

Pavyzdys

Neinercinis antžeminės atskaitos sistemos pobūdis paaiškinamas tuo, kad Žemė sukasi aplink savo ašį ir aplink Saulę, tai yra, ji juda pagreičiu, palyginti su Koperniko sistema. Kadangi abu šie sukimai vyksta lėtai, atsižvelgiant į daugybę reiškinių, antžeminė sistema elgiasi praktiškai kaip inercinė sistema. Štai kodėl pagrindinių dinamikos dėsnių nustatymas gali prasidėti tiriant kūnų judėjimą Žemės atžvilgiu, atitraukiant dėmesį nuo jos sukimosi, tai yra, paimkite Žemę maždaug IFR.

GALIA. KŪNO MASĖ

Patirtis rodo, kad bet koks kūno greičio pokytis įvyksta veikiant kitiems kūnams. Mechanikoje judėjimo prigimties kitimo procesas veikiant kitiems kūnams vadinamas kūnų sąveika. Norėdamas kiekybiškai apibūdinti šios sąveikos intensyvumą, Niutonas pristatė jėgos sąvoką. Jėgos gali sukelti ne tik materialių kūnų greičio kitimą, bet ir jų deformaciją. Todėl jėgos sąvoką galima apibrėžti taip: jėga – tai bent dviejų kūnų sąveikos kiekybinis matas, sukeliantis kūno pagreitį arba jo formos pasikeitimą, arba abu kartu.

Kūno deformacijos veikiant jėgai pavyzdys yra suspausta arba ištempta spyruoklė. Jį lengva naudoti kaip jėgos etaloną: jėgos vienetas imamas kaip tamprumo jėga, veikianti spyruoklę, ištempta arba suspausta iki tam tikro laipsnio. Naudojant tokį standartą galima palyginti jėgas ir ištirti jų savybes. Jėgos turi šias savybes.

ü Jėga yra vektorinis dydis ir apibūdinamas kryptimi, moduliu (skaitine verte) ir taikymo tašku. Vienam kūnui taikomos jėgos sumuojasi pagal lygiagretainio taisyklę.

ü Jėga yra pagreičio priežastis. Pagreičio vektoriaus kryptis lygiagreti jėgos vektoriui.

ü Jėga turi materialinę kilmę. Nėra materialių kūnų – nėra jėgos.

ü Jėgos veikimas nepriklauso nuo to, ar kūnas ilsisi, ar juda.

ü Vienu metu veikiant kelioms jėgoms, kūnas gauna tokį pagreitį, kokį gautų veikiamas susidariusios jėgos.

Paskutinis teiginys yra jėgų superpozicijos principo turinys. Superpozicijos principas grindžiamas jėgų veikimo nepriklausomumo idėja: kiekviena jėga suteikia nagrinėjamam kūnui tą patį pagreitį, nepaisant to, ar tik i-tasis jėgų šaltinis arba visi šaltiniai vienu metu. Jis gali būti suformuluotas skirtingai. Jėga, kuria viena dalelė veikia kitą, priklauso tik nuo šių dviejų dalelių spindulio vektorių ir greičių. Kitų dalelių buvimas neturi įtakos šiai jėgai. Ši savybė vadinama nepriklausomybės įstatymas jėgų veikimas arba porų sąveikos dėsnis. Šio įstatymo taikymo sritis apima visą klasikinę mechaniką.

Kita vertus, norint išspręsti daugelį problemų, kartais reikia rasti kelias jėgas, kurios bendrais veiksmais galėtų pakeisti vieną duotą jėgą. Ši operacija vadinama duotosios jėgos išskaidymu į komponentus.

Iš patirties žinoma, kad esant vienodai sąveikai skirtingi kūnai keičia savo judėjimo greitį nevienodai. Judėjimo greičio kitimo pobūdis priklauso ne tik nuo jėgos dydžio ir jos veikimo laiko, bet ir nuo paties kūno savybių. Patirtis rodo, kad tam tikram kūnui kiekvienos jį veikiančios jėgos ir šios jėgos suteikiamo pagreičio santykis yra pastovi vertė. ... Šis santykis priklauso nuo pagreitinto kūno savybių ir vadinamas inertinė masė kūnas. Taigi kūno masė apibrėžiama kaip kūną veikiančios jėgos ir šios jėgos suteikiamo pagreičio santykis. Kuo didesnė masė, tuo didesnė jėga, reikalinga kūnui suteikti tam tikrą pagreitį. Atrodo, kad kūnas priešinasi bandymui pakeisti greitį.

Kūnų savybė, kuri išreiškiama gebėjimu išlaikyti savo būseną laikui bėgant (judėjimo greitis, judėjimo kryptis ar ramybės būsena), vadinama inercija. Kūno inertiškumo matas yra jo inertinė masė.Tai pačiai aplinkinių kūnų įtakai vienas kūnas gali greitai keisti greitį, o kitas tomis pačiomis sąlygomis - daug lėčiau (2.2 pav.). Įprasta sakyti, kad antrasis iš šių dviejų kūnų yra inertiškesnis, arba, kitaip tariant, antrojo kūno masė didesnė. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) kūno svoris matuojamas kilogramais (kg). Masės sąvokos negalima redukuoti į paprastesnes sąvokas. Kuo didesnė kūno masė, tuo mažesnį pagreitį jis įgaus veikiamas ta pačia jėga. Kuo didesnė jėga, tuo didesnis pagreitis, taigi kuo didesnis galutinis greitis, kūnas judės.

SI jėgos vienetas yra N (niutonas). Vienas N (niutonas) yra lygus jėgai, kuri suteikia kūnui masę m = 1 kilogramas pagreitis.

komentuoti.

Santykis galioja tik esant pakankamai mažam greičiui. Didėjant greičiui, šis santykis keičiasi, didėja didėjant greičiui.

ANTRASIS NIUTONO DĖSNIS

Iš patirties matyti, kad inercinėse atskaitos sistemose kūno pagreitis yra proporcingas visų jį veikiančių jėgų vektorinei sumai ir yra atvirkščiai proporcingas kūno masei:

Antrasis Niutono dėsnis išreiškia ryšį tarp visų jėgų rezultanto ir jo sukeliamo pagreičio:

Čia yra materialaus taško impulso pokytis laikui bėgant. Nustatykime laiko intervalą į nulį:

tada gauname

	Tarp ekstremalių pramogų rūšių ypatingą vietą užima šuolis su guma. Jeffrey Bay miestelyje yra didžiausias iš registruotų „bungee“ – 221 m.. Jis net įrašytas į Gineso rekordų knygą. Virvės ilgis skaičiuojamas taip, kad žmogus, nušokęs žemyn, sustotų prie paties vandens krašto ar tiesiog jį paliestų. Šokinėjantį žmogų laiko deformuotos virvės tamprumo jėga. Paprastai kelios guminės gijos, supintos kartu, tarnauja kaip kabelis. Taigi, krintant, trosas spyruokliuoja, neleisdamas šuolininko kojoms atsiplėšti ir šuoliui suteikdamas papildomų pojūčių. Visiškai laikantis antrojo Niutono dėsnio, pailgėjus džemperio sąveikos su virve laikui, susilpnėja jėga, veikianti žmogų nuo virvės.
	Norint gauti dideliu greičiu lekiantį kamuolį žaidžiant tinklinį, reikia judinti rankas kamuoliuko judėjimo kryptimi. Tokiu atveju pailgėja sąveikos su kamuoliu laikas, todėl, visiškai laikantis antrojo Niutono dėsnio, rankos, veikiančios jėgos, vertė mažėja.

Tokia forma pateiktas antrasis Niutono dėsnis apima naują fizikinį dydį – impulsą. Esant greičiui, artimam šviesos greičiui vakuume, impulsas tampa pagrindiniu dydžiu, išmatuotu eksperimentuose. Todėl (2.2) lygtis yra judėjimo lygties apibendrinimas iki reliatyvistinių greičių.

Kaip matyti iš (2.2) lygties, jei, tada pastovi reikšmė, iš to išplaukia, kad ji yra pastovi, tai yra impulsas, ir kartu su juo laisvai judančio materialaus taško greitis yra pastovus. Taigi formaliai pirmasis Niutono dėsnis yra antrojo dėsnio pasekmė. Kodėl tada jis išsiskiria kaip savarankiškas įstatymas? Faktas yra tas, kad lygtis, išreiškianti antrąjį Niutono dėsnį, turi prasmę tik tada, kai nurodoma atskaitos sistema, kurioje ji galioja. Pasirinkti tokią atskaitos sistemą leidžia pirmasis Niutono dėsnis. Jis teigia, kad yra atskaitos sistema, kurioje laisvas materialus taškas juda be pagreičio. Tokioje atskaitos sistemoje bet kurio materialaus taško judėjimas paklūsta Niutono judėjimo lygčiai. Taigi iš esmės pirmasis dėsnis negali būti vertinamas kaip paprasta antrojo loginė pasekmė. Ryšys tarp šių dėsnių yra gilesnis.

Iš (2.2) lygties išplaukia, kad be galo mažas impulso pokytis per be galo mažą laikotarpį yra lygus sandaugai, vadinamai jėgos impulsas. Kuo didesnis jėgos impulsas, tuo didesnis impulso pokytis.

JĖGŲ RŪŠYS

Visa gamtoje egzistuojanti sąveikų įvairovė susideda iš keturių tipų: gravitacinės, elektromagnetinės, stipriosios ir silpnosios. Stipri ir silpna sąveika yra būtina tokiais mažais atstumais, kai Niutono mechanikos dėsniai nebegalioja. Visus mus supančio pasaulio makroskopinius reiškinius lemia gravitacinė ir elektromagnetinė sąveika. Tik tokio tipo sąveikoms jėgos sąvoka gali būti naudojama Niutono mechanikos prasme. Gravitacinės jėgos yra reikšmingiausios didelių masių sąveikoje. Elektromagnetinių jėgų apraiškos yra labai įvairios. Gerai žinomos trinties jėgos, tamprumo jėgos yra elektromagnetinio pobūdžio. Kadangi antrasis Niutono dėsnis nustato kūno pagreitį, neatsižvelgiant į pagreitį suteikiančių jėgų pobūdį, toliau naudosime vadinamąjį fenomenologinį požiūrį: remdamiesi patirtimi, nustatysime šių jėgų kiekybinius dėsnius.

Elastinės jėgos. Tampriosios jėgos atsiranda kūne, patiriančiame kitų kūnų ar laukų poveikį, ir yra susijusios su kūno deformacija. Deformacijos yra ypatingas judėjimo tipas, būtent kūno dalių judėjimas viena kitos atžvilgiu veikiant išorinei jėgai. Kai kūnas deformuojamas, keičiasi jo forma ir tūris. Kietosioms medžiagoms išskiriami du ribojantys deformacijos atvejai: elastinis ir plastinis. Deformacija vadinama elastine, jeigu ji visiškai išnyksta pasibaigus deformuojančių jėgų veikimui. Esant plastinėms (neelastingoms) deformacijoms, pašalinus apkrovą, kūnai iš dalies išlaiko pasikeitusią formą.

Tampriosios kūnų deformacijos yra įvairios. Veikiami išorinės jėgos, kūnai gali ištempti ir susitraukti, sulenkti, pasisukti ir pan. Šį poslinkį atsveria kietosios medžiagos dalelių sąveikos jėgos, kurios išlaiko šias daleles tam tikru atstumu viena nuo kitos. Todėl bet kokio tipo elastinei deformacijai kūne atsiranda vidinės jėgos, kurios neleidžia deformuotis. Jėgos, atsirandančios kūne jo tampriosios deformacijos metu ir nukreiptos prieš kūno dalelių poslinkio kryptį dėl deformacijos, vadinamos tamprumo jėgomis. Tamprumo jėgos veikia bet kurioje deformuoto kūno dalyje, taip pat jo sąlyčio su kūnu vietoje, sukelia deformacijas.

Patirtis rodo, kad esant mažoms tamprioms deformacijoms, deformacijos dydis yra proporcingas ją sukeliančiai jėgai (2.3 pav.). Šis teiginys vadinamas įstatymu Kablys.

Robertas Hukas, 1635–1702 m

anglų fizikas. Gimęs Freshwater mieste Vaito saloje kunigo šeimoje, jis baigė Oksfordo universitetą. Dar studijuodamas universitete jis dirbo asistentu Roberto Boyle'o laboratorijoje, padėdamas pastarajam sukurti vakuuminį siurblį, skirtą įrenginiui, kuriame buvo atrastas Boyle'o-Mariotte įstatymas. Būdamas Izaoko Niutono amžininkas, kartu su juo aktyviai dalyvavo Karališkosios draugijos darbe, o 1677 m. užėmė mokslinio sekretoriaus pareigas. Kaip ir daugelis kitų to meto mokslininkų, Robertas Hukas domėjosi įvairiausiomis gamtos mokslų sritimis ir prisidėjo prie daugelio jų kūrimo. Savo monografijoje „Mikrografas“ jis paskelbė daugybę gyvų audinių mikroskopinės struktūros eskizų ir kitų biologinių mėginių bei pirmasis pristatė šiuolaikinę „gyvos ląstelės“ sampratą. Geologijoje jis pirmasis suprato geologinių sluoksnių svarbą ir pirmasis istorijoje pradėjo mokslinį stichinių nelaimių tyrimą. Jis vienas pirmųjų iškėlė hipotezę, kad gravitacinės traukos jėga tarp kūnų mažėja proporcingai atstumo tarp jų kvadratui, o du tautiečiai ir amžininkai Hukas ir Niutonas, todėl iki gyvenimo pabaigos metė vienas kitam iššūkį teisę vadintis visuotinės gravitacijos dėsnio atradėju. Hooke'as savo rankomis suprojektavo ir pastatė daugybę svarbių mokslinių matavimo priemonių. Visų pirma, jis pirmasis pasiūlė į mikroskopo okuliarą įdėti dviejų plonų siūlų kryželį, pirmasis, kuris pasiūlė vandens užšalimo tašką laikyti temperatūros skalės nuliu, taip pat išrado universalųjį jungtį (kardaninį jungtį). ).

Matematinė Huko dėsnio vienašalės įtempimo (suspaudimo) deformacijos išraiška yra tokia:

kur yra tamprumo jėga; - kūno ilgio pasikeitimas (deformacija); - proporcingumo koeficientas, priklausomai nuo korpuso dydžio ir medžiagos, vadinamas standumu. SI standumo vienetas yra niutonas vienam metrui (N / m). Vienpusio tempimo ar suspaudimo atveju tamprumo jėga nukreipiama išilgai tiesės, išilgai kurios veikia išorinė jėga, sukelianti kūno deformaciją, priešinga šios jėgos krypčiai ir statmena kūno paviršiui. Tamprumo jėga visada nukreipta į pusiausvyros padėtį. Tamprioji jėga, kuri veikia kūną iš atramos arba pakabos pusės, vadinama atramos reakcijos jėga arba pakabos įtempimo jėga.

Prie . Tokiu atveju . Vadinasi, Youngo modulis yra skaitine prasme lygus normaliam įtempiui, kuris turėjo atsirasti kūne, kai jo ilgis padvigubėja (jei Huko dėsnis būtų patenkintas esant tokiai didelei deformacijai). Taip pat iš (2.3) matyti, kad SI vienetų sistemoje Youngo modulis matuojamas paskaliais (). Youngo modulis įvairioms medžiagoms labai skiriasi. Pavyzdžiui, plienui ir gumai, tai yra, penkiomis eilėmis mažiau.

Žinoma, Huko dėsnis, net ir Jungo patobulinta forma, neaprašo visko, kas nutinka kietajai medžiagai veikiant išorinėms jėgoms. Įsivaizduokite guminę juostelę. Jei per daug neištempsite, iš gumos šono atsiras atstatomoji elastinė įtampa, kurią vos atleidus ji iškart susikaups ir grįš į ankstesnę formą. Jei guminę juostą ištempsite toliau, anksčiau ar vėliau ji praras savo elastingumą, pajusite, kad sumažėjo pasipriešinimo tempimui jėga. Tai reiškia, kad peržengėte vadinamąją medžiagos elastingumo ribą. Jei trauksite gumą toliau, po kurio laiko ji išvis plyš, o pasipriešinimas visiškai išnyks. Tai reiškia, kad praėjo vadinamasis lūžio taškas. Kitaip tariant, Huko dėsnis galioja tik santykinai nedideliems suspaudimams ar pratęsimams.

Visos atskaitos sistemos skirstomos į inercines ir neinercines. Inercinė atskaitos sistema yra Niutono mechanikos esmė. Tai apibūdina vienodą tiesinį judėjimą ir ramybės būseną. Neinercinė atskaitos sistema yra susijusi su pagreitintu judėjimu skirtinga trajektorija. Šis judėjimas apibrėžiamas atsižvelgiant į inercines atskaitos sistemas. Neinercinė atskaitos sistema yra susijusi su tokiais efektais kaip inercinės, išcentrinės ir Koriolio jėgos.

Visi šie procesai atsiranda dėl judėjimo, o ne dėl sąveikos tarp kūnų. Niutono dėsniai dažnai neveikia neinerciniuose rėmuose. Tokiais atvejais prie klasikinių mechanikos dėsnių pridedamos pataisos. Kuriant techninius gaminius ir mechanizmus, įskaitant tuos, kurie sukasi, atsižvelgiama į jėgas, atsirandančias dėl neinercinio judėjimo. Gyvenime su jais susiduriame judėdami liftu, važiuodami karusele, stebėdami orą ir upių tėkmę. Į juos taip pat atsižvelgiama skaičiuojant erdvėlaivio judėjimą.

Inercinės ir neinercinės atskaitos sistemos

Inerciniai atskaitos rėmai ne visada tinka kūnų judėjimui apibūdinti. Fizikoje skiriamos 2 atskaitos sistemų rūšys: inercinės ir neinercinės atskaitos sistemos. Remiantis Niutono mechanika, bet kuris kūnas gali būti ramybės būsenoje arba tolygiai ir tiesiai judėti, išskyrus atvejus, kai kūnui daromas išorinis poveikis. Toks tolygus judėjimas vadinamas inerciniu.

Inercinis judėjimas (inercinės atskaitos sistemos) sudaro Niutono mechanikos ir Galilėjaus darbų pagrindą. Jei laikysime žvaigždes nejudančiais objektais (kas iš tikrųjų nėra visiškai tiesa), tada bet kokie objektai, judantys tolygiai ir tiesiai jų atžvilgiu, sudarys inercines atskaitos sistemas.

Skirtingai nuo inercinių atskaitos kadrų, neinercinis kadras tam tikru pagreičiu juda nurodytos sistemos atžvilgiu. Šiuo atveju Niutono dėsnių naudojimas reikalauja papildomų kintamųjų, kitaip jie neadekvačiai apibūdins sistemą. Norint atsakyti į klausimą, kurios atskaitos sistemos vadinamos neinercinėmis, verta apsvarstyti neinercinio judėjimo pavyzdį. Šis judėjimas yra mūsų ir kitų planetų sukimasis.

Judėjimas neinercinėse atskaitos sistemose

Kopernikas pirmasis parodė, koks sudėtingas gali būti judėjimas, jei dalyvauja kelios jėgos. Prieš jį buvo manoma, kad Žemė juda savaime, pagal Niutono dėsnius, todėl jos judėjimas yra inercinis. Tačiau Kopernikas įrodė, kad Žemė sukasi aplink Saulę, tai yra, ji atlieka pagreitintą judėjimą įprastai nejudančio objekto, kuris gali būti žvaigždė, atžvilgiu.

Taigi, yra įvairių atskaitos sistemų. Neinerciniais vadinami tik tie, kuriuose vyksta pagreitintas judėjimas, kuris nustatomas inercinės sistemos atžvilgiu.

Žemė kaip atskaitos sistema

Neinercinė atskaitos sistema, kurios egzistavimo pavyzdžių galima rasti beveik visur, būdinga kūnams su sudėtinga judėjimo trajektorija. Žemė sukasi aplink Saulę, kuri sukuria pagreitintą judėjimą, būdingą neinercinėms atskaitos sistemoms. Tačiau kasdienėje praktikoje viskas, su kuo susiduriame Žemėje, visiškai atitinka Niutono postulatus. Esmė ta, kad su Žeme susijusių atskaitos sistemų neinercinio judėjimo pataisos yra labai nereikšmingos ir nevaidina mums didelio vaidmens. Ir Niutono lygtys dėl tos pačios priežasties pasirodo esąs visuotinai galiojančios.

Foucault švytuoklė

Tačiau kai kuriais atvejais pataisos yra būtinos. Pavyzdžiui, visame pasaulyje garsi Fuko švytuoklė Sankt Peterburgo katedroje atlieka ne tik linijinius svyravimus, bet ir lėtai sukasi. Tokį posūkį nulėmė neinercinis Žemės judėjimas kosminėje erdvėje.

Pirmą kartą tai tapo žinoma 1851 metais po prancūzų mokslininko L. Foucault eksperimentų. Pats eksperimentas buvo atliktas ne Sankt Peterburge, o Paryžiuje, didžiulėje salėje. Švytuoklės rutulio svoris siekė apie 30 kg, o jungiamojo sriegio ilgis – net 67 metrus.

Tais atvejais, kai judesiui apibūdinti neužtenka vien Niutono formulių inercinei atskaitos sistemai, prie jų pridedamos vadinamosios inercinės jėgos.

Neinercinės atskaitos sistemos savybės

Neinercinė atskaitos sistema atlieka įvairius judesius inercinės sistemos atžvilgiu. Tai gali būti transliacinis judėjimas, sukimasis, sudėtingi kombinuoti judesiai. Literatūroje taip pat yra toks paprastas neinercinės atskaitos sistemos pavyzdys kaip pagreitintas judantis liftas. Būtent dėl ​​pagreitinto jo judėjimo jaučiame, kaip esame prispausti prie grindų, arba, priešingai, atsiranda pojūtis, artimas nesvarumui. Niutono mechanikos dėsniai negali paaiškinti tokio reiškinio. Jei laikysitės garsiosios fizikos, bet kuriuo metu lifte esantį žmogų veiks ta pati gravitacija, o tai reiškia, kad pojūčiai turėtų būti vienodi, tačiau iš tikrųjų viskas yra kitaip. Todėl prie Niutono dėsnių reikia pridėti papildomą jėgą, kuri vadinama inercijos jėga.

Inercijos jėga

Inercijos jėga yra reali veikianti jėga, nors savo prigimtimi ji skiriasi nuo jėgų, susijusių su kūnų sąveika erdvėje. Į tai atsižvelgiama kuriant technines struktūras ir įrenginius, jis atlieka svarbų vaidmenį jų darbe. Inercijos jėgos matuojamos įvairiais būdais, pavyzdžiui, spyruokliniu dinamometru. Neinercinės atskaitos sistemos nėra uždaros, nes inercinės jėgos laikomos išorinėmis. Inercijos jėgos yra objektyvūs fizikiniai veiksniai ir nepriklauso nuo stebėtojo valios ir nuomonės.

Inercinės ir neinercinės atskaitos sistemos, kurių pavyzdžių galima rasti fizikos vadovėliuose, yra inercinės jėgos veikimas, išcentrinė jėga, Koriolio jėga, impulsų perkėlimas iš vieno kūno į kitą ir kt.

Judėjimas lifte

Neinercinės atskaitos sistemos, inercinės jėgos gerai pasireiškia pagreitinto pakilimo ar nusileidimo metu. Jei keltuvas juda aukštyn su pagreičiu, tai atsirandanti inercinė jėga linkusi prispausti žmogų prie grindų, o stabdant kūnas, atvirkščiai, ima atrodyti lengvesnis. Kalbant apie pasireiškimus, inercijos jėga šiuo atveju yra panaši į gravitacijos jėgą, tačiau ji turi visiškai skirtingą pobūdį. Gravitacija yra gravitacija, kuri yra susijusi su kūnų sąveika.

Išcentrinės jėgos

Neinercinėse atskaitos sistemose jėgos taip pat gali būti išcentrinės. Tokią jėgą būtina įvesti dėl tos pačios priežasties, kaip ir inercijos jėgą. Ryškus išcentrinių jėgų veikimo pavyzdys yra sukimasis ant karuselės. Nors kėdė linkusi išlaikyti žmogų savo „orbitoje“, inercinė jėga priverčia kūną prispausti prie išorinės kėdės atlošo. Ši konfrontacija išreiškiama tokio reiškinio kaip išcentrinė jėga atsiradimu.

Koriolio jėga

Šios jėgos veikimas yra gerai žinomas Žemės sukimosi pavyzdžiu. Ją galima vadinti jėga tik sąlyginai, nes tai nėra tokia. Jo veikimo esmė ta, kad sukimosi metu (pavyzdžiui, Žemės) kiekvienas sferinio kūno taškas juda ratu, o nuo Žemės atplėšti objektai idealiu atveju juda tiesia linija (kaip, pavyzdžiui, laisvai skrendantis kūnas). kosmose). Kadangi platumos linija yra žemės paviršiaus taškų sukimosi trajektorija ir turi žiedo formą, tai bet kokie kūnai, kurie yra nuplėšti nuo jos ir iš pradžių judantys šia linija, judėdami tiesiškai, pradeda vis labiau nukrypti. nuo jo žemesnių platumų kryptimi.

Kitas variantas, kai kūnas paleidžiamas dienovidinio kryptimi, tačiau dėl Žemės sukimosi, antžeminio stebėtojo požiūriu, kūno judėjimas nebebus griežtai dienovidinis.

Koriolio jėga turi didelę įtaką atmosferos procesų vystymuisi. Jo įtakoje vanduo stipriau atsitrenkia į dienovidine kryptimi tekančių upių rytinį krantą, palaipsniui jį ardo, o tai lemia skardžių atsiradimą. Kita vertus, vakarinėje pusėje nusėda krituliai, todėl jie švelnesni ir potvynių metu dažnai užliejami vandeniu. Tiesa, tai ne vienintelė priežastis, lemianti, kad viena upės pusė yra aukščiau už kitą, tačiau daugeliu atvejų ji yra dominuojanti.

Koriolio jėga taip pat turi eksperimentinį patvirtinimą. Jį gavo vokiečių fizikas F. Reichas. Eksperimento metu kūnai krito iš 158 m aukščio Iš viso buvo atlikti 106 tokie eksperimentai. Krisdami kūnai nukrypo nuo tiesios (žemiškojo stebėtojo požiūriu) trajektorijos maždaug 30 mm.

Inercinės atskaitos sistemos ir reliatyvumo teorija

Specialioji Einšteino reliatyvumo teorija buvo sukurta atsižvelgiant į inercines atskaitos sistemas. Vadinamieji reliatyvistiniai efektai, pagal šią teoriją, turėtų atsirasti esant labai dideliems kūno judėjimo greičiams, palyginti su „stacionariu“ stebėtoju. Visos specialiosios reliatyvumo teorijos formulės taip pat parašytos tolygiam judėjimui, būdingam inercinei atskaitos sistemai. Pirmasis šios teorijos postulatas patvirtina bet kokių inercinių atskaitos sistemų lygiavertiškumą, t. y. tvirtinamas specialių, išskirtinių sistemų nebuvimas.

Tačiau tai verčia abejoti galimybe išbandyti reliatyvistinius efektus (taip pat ir patį jų buvimo faktą), dėl kurio atsirado tokie reiškiniai kaip dvynių paradoksas. Kadangi atskaitos sistemos, susijusios su raketa ir Žeme, iš esmės yra lygios, laiko išsiplėtimo poveikis poroje „Žemė-raketas“ priklausys tik nuo to, kur yra stebėtojas. Taigi, stebėtojui ant raketos laikas Žemėje turėtų eiti lėčiau, o žmogui mūsų planetoje – priešingai – raketoje. Dėl to dvynys, kuris liko Žemėje, matys savo atvykstantį brolį jaunesnį, o tas, kuris buvo raketoje, atvykęs turi matyti jaunesnį nei tas, kuris liko Žemėje. Akivaizdu, kad tai fiziškai neįmanoma.

Tai reiškia, kad norint stebėti reliatyvistinius efektus, reikia tam tikros specialios, tam skirtos atskaitos sistemos. Pavyzdžiui, daroma prielaida, kad stebime reliatyvistinį miuonų gyvenimo trukmės padidėjimą, jei jie juda beveik šviesos greičiu Žemės atžvilgiu. Tai reiškia, kad Žemė (be alternatyvos) turėtų turėti prioritetinės, pagrindinės atskaitos sistemos savybes, o tai prieštarauja pirmajam SRT postulatui. Pirmenybė įmanoma tik tuo atveju, jei Žemė yra visatos centras, o tai atitinka tik primityvų pasaulio vaizdą ir prieštarauja fizikai.

Neinercinės atskaitos sistemos kaip nesėkmingas būdas paaiškinti dvynių paradoksą

Bandymai paaiškinti „antžeminės“ atskaitos sistemos prioritetą neatlaiko kritikos. Kai kurie mokslininkai šį prioritetą sieja būtent su vienos atskaitos sistemos inercijos ir kitos atskaitos sistemos neinercijos faktoriumi. Šiuo atveju atskaitos sistema, susijusi su stebėtoju Žemėje, laikoma inercine, nepaisant to, kad fizikos moksle ji oficialiai pripažįstama neinercine (Detlaf, Yavorsky, fizikos kursas, 2000). Tai pirmas dalykas. Antrasis yra tas pats bet kurios atskaitos sistemos lygybės principas. Taigi, jei erdvėlaivis palieka Žemę su pagreičiu, tai pačiame laive stebėtojo požiūriu, jis yra statinis, o Žemė, priešingai, skrenda nuo jos vis didesniu greičiu.

Pasirodo, pati Žemė yra ypatinga atskaitos sistema arba stebimi efektai turi kitokį (ne reliatyvų) paaiškinimą. Galbūt procesai yra susiję su eksperimentų nustatymo ar interpretavimo specifika arba su kitais fiziniais stebimų reiškinių mechanizmais.

Išvada

Taigi neinercinės atskaitos sistemos lemia jėgų, kurios nerado savo vietos Niutono mechanikos dėsniuose, atsiradimą. Skaičiuojant neinercinėms sistemoms, būtina atsižvelgti į šias jėgas, taip pat ir kuriant techninius produktus.

Inercinė atskaitos sistema

Inercinė atskaitos sistema(IFR) yra atskaitos sistema, kurioje yra teisingas pirmasis Niutono dėsnis (inercijos dėsnis): visi laisvieji kūnai (tai yra tie, kurių neveikia išorinės jėgos arba tų jėgų poveikis nėra kompensuojamas) juda tiesia linija ir vienodai arba yra ramybės būsenoje. Ekvivalentas yra tokia formuluotė, patogi naudoti teorinėje mechanikoje:

Inercinių atskaitos sistemų savybės

Bet kuri atskaitos sistema, kuri tolygiai ir tiesia linija juda IFR atžvilgiu, taip pat yra IFR. Pagal reliatyvumo principą visi IFR yra lygūs, o visi fizikos dėsniai yra nekintami perėjimo iš vieno IFR į kitą atžvilgiu. Tai reiškia, kad fizikos dėsnių apraiškos juose atrodo vienodai, o šių dėsnių įrašai yra vienodos formos skirtinguose IFR.

Darant prielaidą, kad izotropinėje erdvėje yra bent vienas IRF, galima daryti išvadą, kad egzistuoja begalinis tokių sistemų, judančių viena kitos atžvilgiu įvairiais pastoviais greičiais, rinkinys. Jei egzistuoja IFR, tada erdvė bus vienalytė ir izotropinė, o laikas – vienalytis; Pagal Noeterio teoremą, erdvės homogeniškumas žirklių atžvilgiu duos impulso išsaugojimo dėsnį, izotropija lems kampinio momento išsaugojimą, o laiko vienodumas – judančio kūno energijos išsaugojimą.

Jei IFR santykinio judėjimo greičiai, realizuojami realių kūnų, gali turėti bet kokias reikšmes, ryšys tarp bet kurio "įvykio" koordinačių ir laiko skirtinguose IFR yra atliekamas naudojant Galileo transformacijas.

Bendravimas su tikrais atskaitos rėmais

Absoliučiai inercinės sistemos yra matematinė abstrakcija, kurios natūraliai gamtoje nėra. Tačiau yra atskaitos sistemų, kuriose santykinis kūnų pagreitis pakankamai toli vienas nuo kito (matuojamas Doplerio efektu) neviršija 10–10 m/s², pavyzdžiui, tarptautinė dangaus koordinačių sistema kartu su baricentriniu dinaminiu laiku suteikia sistema, kurioje santykiniai pagreičiai neviršija 1,5 · 10 -10 m / s² (esant 1σ lygiui). Impulsų atvykimo iš pulsarų laiko analizės, o netrukus ir astrometrinių matavimų eksperimentų tikslumas yra toks, kad artimiausiu metu turėtų būti išmatuotas Saulės sistemos pagreitis, kai ji juda Galaktikos gravitaciniame lauke. , kuris įvertintas m / s².

Skirtingu tikslumo laipsniu ir priklausomai nuo naudojimo srities inercinės sistemos gali būti laikomos atskaitos sistemomis, susijusiomis su: Žeme, Saule, nejudančia žvaigždžių atžvilgiu.

Geocentrinė inercinė koordinačių sistema

Žemės kaip ISO naudojimas, nepaisant jos apytikslės prigimties, yra plačiai paplitęs navigacijoje. Inercinė koordinačių sistema, kaip IFR dalis, yra sudaryta pagal šį algoritmą. Žemės centras pasirenkamas kaip koordinačių taškas O pagal priimtą modelį. Z ašis – sutampa su žemės sukimosi ašimi. X ir y ašys yra pusiaujo plokštumoje. Reikia pažymėti, kad tokia sistema nedalyvauja Žemės sukimosi procese.

Pastabos (redaguoti)

taip pat žr

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „inercinė atskaitos sistema“ kituose žodynuose:

Atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis: medžiaga. taškas, kai jo neveikia jokios jėgos (arba jėgos yra tarpusavyje subalansuotos), yra ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia kryptimi juda. Bet kokia atskaitos sistema, ...... Fizinė enciklopedija

INERCINĖ ATSKAITOS SISTEMA, žr. ATSKAITOS SISTEMA... Šiuolaikinė enciklopedija

Inercinė atskaitos sistema- INERCINĖ ATSKAITOS SISTEMA, žr. Atskaitos sistema. ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

inercinė atskaitos sistema- inercinė atskaitos sistemos statusas T srities fizika atitikmenys: angl. Galilėjos atskaitos sistema; inercinė atskaitos sistema vok. inercijos Bezugssystem, n; Inercinė sistema, n; Trägheitssystem, n rus. inercinė atskaitos sistema, f pranc.…… Fizikos terminų žodynas

Atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis: materialus taškas, kai jo neveikia jokios jėgos (arba neveikia abipusiai subalansuotos jėgos), yra ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia kryptimi juda. Bet koks...... Didžioji sovietinė enciklopedija

Atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis, tai yra, kūnas, laisvas nuo kitų kūnų įtakos, išlaiko savo greitį (absoliučia verte ir kryptimi) nepakitusią. I. s. O. yra tokia (ir tik tokia) atskaitos sistema į rojų ... Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas

Atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis: materialus taškas, jo neveikia jokios jėgos, yra ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia kryptimi juda. O. palaipsniui... Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas

inercinė atskaitos sistema- Atskaitos sistema, kurios atžvilgiu izoliuotas materialus taškas yra ramybėje arba juda tiesia linija ir tolygiai ... Politechnikos terminų aiškinamasis žodynas

Atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis: materialus taškas, kuriame neveikia jokios jėgos, yra ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia kryptimi juda. Bet kuri atskaitos sistema juda santykinai inerciškai ...... enciklopedinis žodynas

Atskaitos sistemos inercija- atskaitos sistema, kurioje galioja inercijos dėsnis: materialus taškas, kai jo neveikia jokios jėgos (arba neveikia abipusiai subalansuotos jėgos), yra ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia kryptimi juda. Bet kokia sistema...... Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. Pagrindinių terminų žodynas

Pirmasis Niutono dėsnis (inercijos dėsnis)

Yra vadinamos atskaitos sistemos inercinis(toliau $ - $ IFR), kurioje bet kuris kūnas yra ramybės būsenoje arba juda tolygiai ir tiesia linija, jei kiti kūnai jo neveikia arba šių kūnų veikimas yra kompensuojamas. Tokiose sistemose kūnas išlaikys pradinę ramybės būseną arba tolygų tiesinį judėjimą tol, kol kitų kūnų veikimas privers jį pakeisti šią būseną.

IFR $ - $ yra speciali atskaitos rėmų klasė, kurioje kūnų pagreičius sukelia tik kūnus veikiančios realios jėgos, o ne atskaitos rėmų savybės. Dėl to, jei kūno neveikia jokios jėgos arba jų poveikis kompensuojamas $ \ vec (R _ ()) = \ vec (F_1) + \ vec (F_2) + \ vec (F_3) +… = \ vec (0_) ()) $, tada kūnas arba nekeičia savo greičio $ \ vec (V _ ()) = \ vec (const) $ ir juda tolygiai tiesia linija arba yra ramybės būsenoje $ \ vec (V _ ()) = \ vec (0 _ ()) $.

Inercinių sistemų yra be galo daug. Atskaitos sistema, susijusi su traukiniu, važiuojančiu pastoviu greičiu tiesia kelio atkarpa, taip pat yra inercinė sistema (apytiksliai), kaip ir su Žeme susijusi sistema. Visi IFR sudaro sistemų klasę, kurios viena kitos atžvilgiu juda tolygiai ir tiesia linija. Bet kurio kūno pagreičiai skirtinguose IFR yra vienodi.

Kaip nustatyti, kad tam tikra atskaitos sistema yra inercinė? Tai galima padaryti tik empiriškai. Stebėjimai rodo, kad su labai dideliu tikslumu heliocentrinę sistemą galima laikyti inercine atskaitos sistema, kurioje koordinačių pradžia siejama su Saule, o ašys nukreiptos į tam tikras „fiksuotas“ žvaigždes. Atskaitos sistemos, standžiai sujungtos su Žemės paviršiumi, griežtai tariant, nėra inercinės, nes Žemė juda orbita aplink Saulę ir tuo pačiu sukasi aplink savo ašį. Tačiau aprašant judesius, kurie neturi globalios (t. y. universalios) skalės, atskaitos rėmai, susiję su Žeme, pakankamai tiksliai gali būti laikomi inerciniais.

Atskaitos sistemos, kurios tolygiai ir tiesia linija juda bet kurios inercinės atskaitos sistemos atžvilgiu, taip pat yra inercinės.

„Galileo“ nustatė, kad jokie mechaniniai eksperimentai, atlikti inercinėje atskaitos sistemoje, negalėjo nustatyti, ar šis rėmas yra ramybės būsenoje, ar jis juda tolygiai ir tiesiai. Šis teiginys vadinamas Galilėjaus reliatyvumo principas arba mechaninis reliatyvumo principas.

Šį principą vėliau sukūrė A. Einšteinas ir jis yra vienas iš specialiosios reliatyvumo teorijos postulatų. IFR vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį fizikoje, nes pagal Einšteino reliatyvumo principą bet kurio fizikos dėsnio matematinė išraiška kiekviename IFR yra vienoda.

Neinercinė atskaitos sistema$ - $ neinercinė skaičiavimo sistema. Šiose sistemose inercijos dėsnyje aprašyta savybė neveikia. Tiesą sakant, bet kuri atskaitos sistema, judanti santykinai inerciškai su pagreičiu, bus neinercinė.