32746

Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Принцип эквивалентности. Уравнение движения в неинерциальных системах отсчёта

Доклад

Физика

Силы инерции. При рассмотрении уравнений движения тела в неинерциальной системе отсчета необходимо учитывать дополнительные силы инерции. Это уравнение может быть записано в привычной форме Второго закона Ньютона если ввести фиктивные силы инерции: переносная сила инерции сила Кориолиса Сила инерции фиктивная сила которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так чтобы законы механики в ней совпадали с законами инерциальных систем. В математических вычислениях введения этой силы происходит путём преобразования уравнения...

Русский

2013-09-05

36 KB

98 чел.

21.Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Принцип эквивалентности. Уравнение движения в неинерциальных системах отсчёта.

Неинерциальная система отсчёта — произвольная система отсчёта, не являющаяся инерциальной. Примеры неинерциальных систем отсчета: система, движущаяся прямолинейно с постоянным ускорением, а также вращающаяся система.

При рассмотрении уравнений движения тела в неинерциальной системе отсчета необходимо учитывать дополнительные силы инерции. Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчёта. Для того чтобы найти уравнение движения в неинерциальной системе отсчёта, нужно знать законы преобразования сил и ускорений при переходе от инерциальной системы к любой неинерциальной.

Классическая механика постулирует следующие два принципа:

время абсолютно, то есть промежутки времени между любыми двумя событиями одинаковы во всех произвольно движущихся системах отсчёта; 

пространство абсолютно, то есть расстояние между двумя любыми материальными точками одинаково во всех произвольно движущихся системах отсчёта. 

Эти два принципа позволяют записывать уравнение движения материальной точки относительно любой неинерциальной системы отсчёта, в которой не выполняется Первый закон Ньютона.

Основное уравнение динамики относительного движения материальной точки имеет вид:

,

где — масса тела, — ускорение тела относительно неинерциальной системы отсчёта, — сумма всех внешних сил, действующих на тело, — переносное ускорение тела, — Кориолисово ускорение тела.

Это уравнение может быть записано в привычной форме Второго закона Ньютона, если ввести фиктивные силы инерции:

— переносная сила инерции

— сила Кориолиса

Сила инерции — фиктивная сила, которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так, чтобы законы механики в ней совпадали с законами инерциальных систем.

В математических вычислениях введения этой силы происходит путём преобразования уравнения

F1+F2+…Fn = ma к виду

F1+F2+…Fn–ma = 0 Где Fi — реально действующая сила, а –ma — «сила инерции».

Среди сил инерции выделяют следующие:

простую силу инерции;

центробежную силу, объясняющую стремление тел улететь от центра во вращающихся системах отсчёта;

силу Кориолиса, объясняющую стремление тел сойти с радиуса при радиальном движении во вращающихся системах отсчёта;

С точки зрения общей теории относительности, гравитационные силы в любой точке — это силы инерции в данной точке искривлённого пространства Эйнштейна

Центробежная сила — сила инерции, которую вводят во вращающейся (неинерциальной) системе отсчёта (чтобы применять законы Ньютона, рассчитанные только на инерциальные СО) и которая направлена от оси вращения (отсюда и название).

Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции — эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Один из вариантов его изложения: «Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная или сила инерции.»

Формулировка Эйнштейна

Исторически, принцип относительности был сформулирован Эйнштейном так:

Все явления в гравитационном поле происходят точно так же как в соответствующем поле сил инерции, если совпадают напряжённости этих полей и одинаковы начальные условия для тел системы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1787. ВЛИЯНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ В СФЕРЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО ВАЖНЫХ КАЧЕСТВ КУРСАНТОВ ВОЕННОГО ВУЗА 1.34 MB
  Целью исследования явилась разработка образовательной программы и соответствующей педагогической технологии, обеспечивающих физкультурное образование курсантов.
1788. УГОЛОВНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА УБИЙСТВО ПРИ ПРЕВЫШЕНИИ ПРЕДЕЛОВ НЕОБХОДИМОЙ ОБОРОНЫ 1.34 MB
  Социально-правовая природа института необходимой обороны по законодательству Российской Федерации. Состав убийства при превышении пределов необходимой обороны в системе преступлений против жизни. Актуальные вопросы уголовной ответственности за убийство при превышении пределов необходимой обороны.
1789. КРИМИНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРОНТОЛОГИЧЕСКОЙ ПРЕСТУПНОСТИ И МЕРЫ ЕЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 1.33 MB
  Криминологическая характеристика геронтологической преступности. Понятие и современное состояние геронтологической преступности. Предупреждение геронтологической преступности. Общая характеристика мер предупреждения геронтологической преступности. Проблемы эффективности уголовного наказания как меры предупреждения геронтологической преступности.
1790. Виховна година: Повага до себе має свій зовнішній вигляд 154.44 KB
  Навчити студентів постійно дотримуватися режиму дня, стежити за своєю ходою, поведінкою, одягом; розглянути ставлення студентів до моди і до своєї зовнішності; визначити рівень самооцінки кожного студента.
1791. Виховна година: Збережемо природу рідного краю 21.89 KB
  Вчити учнів усвідомлювати себе частиною світу природи; формувати інтерес до навколишнього середовища; розвивати увагу, спостережливість, бажання допомогти довкіллю; виховувати в школярів дбайливе і гуманне ставлення до природи, бажання милуватися її красою.
1792. Виховна година. Будь обережним на дорозі 55 KB
  Поглибити знання учнів про правила дорожнього руху, повторити основні правила пішоходів, велосипедистів, мотоциклістів, пасажирів, водіїв, сприяти розвитку мислення, мовлення, пам'яті, навичок поведінки на дорозі, виховувати повагу до оточуючих, увагу, правила ввічливості
1793. Виховна година: Правильне харчування та здоровий сон – запорука гарного сомопочуття 20.46 KB
  Продовжити знайомство з резервами самопочуння людини, значенням раціонального харчування в системі здорового способу життя, навчити розділяти індивідуальну програму харчової поведінки, продовжити знайомство з компонентами етноздоров'я населення України
1794. Виховна година: Розуміння себе 42 KB
  Довести учням ідею неповторності й унікальності кожної особистості, розвивати здібності аналізувати себе та свої вчинки, виховувати любов до себе та оточуючих, почуття справедливості та гуманності, естетичні смаки та уподобання.
1795. Виховна година: Місія 25.79 KB
  Навчити учнів правильно використовувати свої знання з різних предметів. Виховати в учнів почуття відповідальності не тільки за себе, але і за своїх знайомих і рідних,вміння правильно розприділяти свій час. Розвинути логічне мислення, правильно робити передбачення з даної теми.