ȘI SISTEMUL INERTIAL DE CONTROL.
1. După cum sa indicat deja, alegerea cadrului de referință joacă un rol important în dinamică.
În general, fenomenele fizice apar în diferite moduri în diferite cadre de referință. Firesc, prin urmare, să aleg astfel de sisteme în care aceleași fenomene, de exemplu, mecanice, curg la fel și arata cel mai simplu.
Pentru ca fenomenele fizice să pară cele mai simple, un cadru de referință ar trebui asociat cu așa-numitul corp liber.
Un corp liber (în mișcare liberă) este un corp care nu interacționează cu alte corpuri, un corp lăsat în sine.
Cadrul de referință asociat cu un corp în mișcare liberă se numește cadrul inerțial.
Conceptele corpului liber și a cadrului inerțial sunt abstractizări.
Experiența arată că în natură nu există astfel de organisme care să nu interacționeze în vreun fel, ar fi absolut libere. De aceea, strict vorbind, corpurile libere și, prin urmare, cadrele de referință inerțiale nu există. Dar există nenumărate sisteme reale care abordează sistemul inerțial cu un grad de precizie ridicat în mod arbitrar. De exemplu, sistemele asociate cu anumite stele vor fi foarte apropiate de cele inerțiale. Într-o mai mică măsură sistemul inerțial este asociat cu Pământul (acest sistem nu este inerțială, deoarece este accelerat datorită rotației de zi cu zi a Pământului în jurul axei sale și mișcarea anuală în jurul Soarelui). Cu toate acestea, pentru o serie de experimente fizice pot fi neglijate sistem non-inerțial „terestre“, cum a fost introdus la aceleași greșeli sunt suficient de mici.
Sistemele inerțiale gândite sunt nenumărate. Toate sistemele asociate corpurilor libere sunt inerțiale.
8 Prima lege Newton
Dinamica se bazează pe cele trei legi ale lui Newton (1642-1727), formulate de el în "Principiile matematice ale filozofiei naturale" (1687). Toate cele trei legi sunt formulate pentru o referință a sistemului inerțial.
1. Prima lege se referă la moțiunea unui corp liber.
Înainte de Galileo, din vremea lui Aristotel (secolul al IV-lea î.Hr.), credința în fizică a fost că o mișcare uniformă rectilinie este susținută de forță. În metafizica lui Aristotel, citim: "Un corp în mișcare se oprește, de îndată ce forța care o împinge, încetează să mai acționeze".
Trupurilor le-a fost atribuită o dorință interioară de a se opri.
Galileo a fost primul care respinge în mod hotărât aceste concepții greșite. El a ajuns la concluzia că, în condiții reale, "dorința" organismelor de a opri nu se datorează proprietăților lor interne, ci cauze secundare, externe.
Galileo a realizat că, în condiții reale, nu este necesară forța de a menține o mișcare rectilinie uniformă, ci pentru a compensa impactul extern deja existent, în special forța de frecare, care este, de obicei, principalul motiv pentru încetarea mișcării. Galileo a fost convins de experiența că, dacă forța de frecare este redusă treptat (până la anumite limite, acest lucru se poate realiza prin mijloace tehnice - tratarea suprafețelor de alunecare, selectarea materialelor adecvate, lubrifierea etc.), atunci mișcarea, viteza corpului se va schimba mai încet și mai încet.
Mersul mai departe de-a lungul acestei căi este deja mental. abstractizat din condițiile reale, Galileo a ajuns la concluzia că, în absența influențelor externe, mișcarea corpului trebuie să rămână neschimbată pentru orice perioadă de timp, adică fiecare corp liber trebuie să se miște uniform și rectiliniu (sau să se odihnească).
Mișcare, pe care corpul o îndeplinește în absența influenței externe. se numește inerțial. și chiar principiul mișcării inerțiale - legea inerției.
mișcare inerțială este, în sine, este o stare inerentă, naturală a oricărui ajutor din elementele corpului de material și nu este nevoie de nici un „motoare“ externe.
Dimpotrivă, mișcarea non-inerțială (mișcarea este neuniformă, accelerată) apare întotdeauna numai în prezența unei influențe externe continue. Mișcarea non-inerțială intră imediat în mișcarea inerțială imediat ce efectul forțelor dispare. Acest lucru înseamnă că, dacă în momentul încetării puterilor corpului este în repaus, acesta va rămâne în viitor, în această stare, în cazul în care organismul sa mutat, dar în viitor se va menține valoarea și direcția de viteza cu care a avut-o la momentul dispariției puterilor.
Astfel, prima lege a dinamicii afirmă că în cadrul inerțial de referință fiecare corp liber păstrează un stat
odihnă sau mișcare uniformă rectilinie până când influența externă îl face să schimbe această stare.
2. Tot ceea ce a fost spus mai sus necesită o anumită tensiune a gândirii abstracte. Faptul este că, direct pe experiență, nu putem dovedi nici nu respingem prima lege a dinamicii. Miscarea inertiala este un caz ideal de limitare a miscarii.
3. În condiții reale, putem compensa aproape complet influențele externe și observăm o mișcare rectilinie aproape uniformă. Deci, compensând forța de frecare care acționează asupra trenului, tracțiunea electrică a locomotivei, o putem face să se deplaseze aproape în mod egal și rectiliniu. Prin urmare, în condiții reale, corpul se odihnește sau se mișcă uniform și rectiliniu, în cazul în care suma vectorilor tuturor forțelor care acționează asupra lui este zero:
4. Prima lege a lui Newton este valabilă doar în cadrul inerțial de referință. Acest lucru nu este greu de înțeles.
Reprezentăm două sisteme care se mișcă unul cu celălalt cu accelerație. Lăsați corpul să nu se deplaseze în raport cu unul dintre sisteme în mod uniform și rectiliniu. Deoarece cel de-al doilea sistem se deplasează față de primul cu accelerație, atunci corpul relativ la acesta, al doilea, sistemul se va deplasa cu accelerație.
Pentru ca, în absența influenței externe, corpul să se miște uniform și rectiliniu, este necesar ca sistemul de referință să nu fie influențat în sine. Am convenit să numim un astfel de sistem inerțial.
De vreme ce prima lege a dinamicii este îndeplinită doar în cadre inerțiale de referință, definiția unui sistem inerțial (sau neinerțial) poate fi dată din punctul de vedere al împlinirii acestei legi.
Un cadru de referință inerțial este un sistem în care prima lege a lui Newton - legea inerției este îndeplinită cu exactitate. Cu alte cuvinte, acesta este un sistem în legătură cu care corpul liber se mișcă uniform și rectiliniu.
5. Prima lege a lui Newton în mecanică joacă un rol foarte important și are un înțeles complet independent și nu este o simplă consecință a celei de-a doua legi, așa cum pare la prima vedere.
Această lege conține un postulat asupra existenței cadrelor de referință inerțiale, a ideii de omogenitate și izotropie a spațiului cu privire la cadrele inerțiale de referință.
Dacă corpul nu are influențe externe, atunci nimic nu își poate schimba viteza cu privire la astfel de sisteme. Spațiul, fiind omogen și izotrop, nu poate schimba această viteză singur.