Legile mecanicii sunt valabile în sistemele de referință inerțiale. Ce sistem de referință poate fi considerat ca inerțială?
Inerțială și cadre de referință neinertiale. Este ușor de înțeles că orice sistem de referință care se mișcă uniform și rectiliniu în raport cu acest cadru inerțială este, de asemenea, inerțial. De fapt, în cazul în care organismul este în legătură cu un anumit sistem de referință inerțial se deplasează cu o viteză constantă. apoi în raport cu un cadru de referință, care în sine se mișcă cu viteză. această compoziție viteza corpului conform legii se va muta cu un nou, dar, de asemenea, o rată constantă.
accelerarea corpului în ambele cadre este zero.
Dimpotrivă, orice cadru de referință se deplasează cu accelerație în raport cu cadrul de referință inerțială, va exista un non-inerțial. De fapt, în cazul în care. iar viteza este schimbat, viteza se va modifica în timp :.
În consecință, caracterul de mișcare a corpului se va schimba în timpul tranziției de la un cadru la altul.
Deoarece cadrul de referință asociat cu pământ, acesta poate fi aproximativ considerată ca inerțială, și cadrul de referință este legat de un tren care se deplasează cu o viteză constantă, sau o navă care navighează în linie dreaptă cu o viteză constantă va fi, de asemenea inerțială. Dar, de îndată ce trenul începe să crească viteza, sistemul de referință asociat va înceta să mai fie inerțiale. Legea de inerție și a doua lege a lui Newton nu mai efectuat atunci când sunt privite în ceea ce privește circulația unor astfel de sisteme.
Geocentric de referință inerțial numai aproximativ. În realitate, sistemul geocentric nu este strict inerțial. Cel mai aproape de un cadru de referință inerțial asociat cu Soarele și stelele fixe. Pământul se mișcă în raport cu acest cadru de referință cu accelerație. În primul rând, se rotește în jurul axei sale și, în al doilea rând, se deplasează de-a lungul unei orbite închise în jurul Soarelui.
Accelerarea datorită circulației a Pământului în jurul Soarelui, este foarte mic, deoarece marea perioadă de tratament (an). In mod semnificativ mai multe (aproximativ 6 ori) accelerația care apar datorită rotației Pământului în jurul axei sale, cu o perioadă de T = 24 ore. Dar este mic. Pe suprafața Pământului la ecuator, în cazul în care cea mai mare accelerare, este egală cu:
t. e. este de numai 0,35% din accelerația gravitațională g = 9,8 m / s 2. Acesta este motivul pentru care sistemul de referință asociat cu pământ, poate fi privit ca aproximativ o inerțial.
Dovada rotației Pământului. Cu toate acestea, există fenomene care nu pot fi explicate dacă presupunem că sistemul de referință inerțial geocentric. Printre acestea se numără rotația Pământului în raport cu planul de oscilație al pendulului celebrul experiment al lui Foucault demonstrează rotația Pământului.
Să considerăm pendulul oscilează în cadrul inerțial heliocentrice de referință. Din motive de claritate și simplitate, vom presupune că experiența are loc pe stâlp.
Să presupunem că la momentul inițial pendulul deviate din poziția sa de echilibru. Acționând pe forța de atracție a pendulului Pământului și puterea pendul de suspensie elasticitate se află în același plan vertical (figura 3.14). Conform legii a doua a lui Newton, accelerarea pendulului coincide cu direcția forței rezultante și, prin urmare, se află în același plan vertical. Acest lucru înseamnă că, în timp, planul de oscilație a pendulului în sistemul de referință inerțial ar trebui să rămână neschimbate. Deci, ce se întâmplă într-un sistem heliocentric. Cu toate acestea, sistemul de referință asociat cu Pământul, nu este inerțială, și în raport cu planul de oscilație al pendulului este rotit datorită rotației Pământului. Pentru a-l găsi, trebuie să facă suspensia astfel încât frecarea în ea au fost puține, iar pendulul - destul de masive. În caz contrar, frecarea în suspensia va determina planul de oscilație să urmeze rotația Pământului.
Deplasarea pendulului în raport cu planul de oscilație pământ se observă în câteva minute. La latitudinile medii ale oscilațiilor pendul va arata un pic mai complicat, dar esența fenomenului nu se va schimba. Primul astfel de experiment a fost realizat de J. Foucault în 1850 la Paris.
mișcare uniformă nu afectează procesele mecanice. Galileo a fost primul pentru a atrage atenția asupra faptului că mișcarea uniformă în raport liniar pe Pământ nu a afectat cursul tuturor fenomenelor mecanice.
Să presupunem că vă aflați în cabina navei sau într-un tren care se deplasează lin, fără labagii. Puteți juca în condiții de siguranță de badminton sau de ping-pong, precum și pe teren. Ball sau shuttlecock este în raport cu pereții și podeaua să se miște în același mod ca și în ceea ce privește Pământul în joc în condiții normale. Dacă nu te uita pe fereastră, nu putem spune cu certitudine ce se întâmplă cu trenul: se misca sau standuri.
Atunci când se deplasează într-un tren de viteză constantă pentru a studia căderea corpurilor, pendul și alte fenomene, rezultatele vor fi exact la fel ca și în studiul acestor fenomene de pe Pământ. Când avioane cu jet moderne de zbor, la o viteză de 1000 km / h în nimic nu sa interioară se întâmplă că ar face posibilă pentru a experimenta această viteză enormă. Puteți mânca, dormi, juca șah, senzație de acasă.
Numai în timpul frânării bruște a trenului trebuie să facă un efort suplimentar pentru a rămâne pe picioare. La mare hopuri aeronavei sau rularea navei pe val mare de joc cu mingea iese din discuție. Toate elementele trebuie să le atașați să rămână în locurile lor.
Principiul relativității. Pe baza acestor observații pot fi formulate ca fiind una dintre cele mai fundamentale legi ale naturii - principiul relativității:
Toate procesele mecanice sunt aceleași în toate sistemele de referință inerțiale.
Această afirmație este cunoscută sub numele de principiul relativității în mecanica. Este, de asemenea, numit principiul relativității galilean.
Nu cred că punerea în aplicare a principiului relativității înseamnă identitatea completă a mișcării corpului același în raport cu diferite sisteme de referință inerțiale. Identic cu doar legile dinamicii. Legile mișcării corpurilor sunt determinate nu numai de legile dinamicii. dar viteza inițială și coordonatele inițiale ale corpurilor. O viteză inițială și poziția inițială a corpului în raport cu diferitele sisteme de referință sunt diferite.
Astfel, piatra va scădea vertiginos dacă viteza inițială este zero în raport cu Pământul. Piatra de tren în mișcare uniform va scădea, de asemenea, pe verticală, în raport cu pereții vagonului, piatră în cazul în care viteza inițială în raport cu trenul este zero. Dar, din punctul de vedere al unui observator pe Pământ, stâncă, care se încadrează abrupt în tren se va deplasa într-un parabole (Figura 3.15, 3.16). Faptul că viteza inițială a pietrei în raport cu cadrul de referință asociat cu pământul, diferit de zero și este egală cu viteza trenului.
Descoperirea principiului relativității - una dintre cele mai mari realizări ale minții umane. A fost posibilă numai după ce oamenii au dat seama că nici pământul, nici soarele nu sunt centrul universului.
G.Ya.Myakishev, B.B.Buhovtsev, N.N.Sotsky 10 Fizică clasa