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

105 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

20484. Діаграми атрибутів. Категоризація сутностей 38 KB
  Діаграми випадків використання описують взаємозвязки і залежності між групою випадків використання і акторами що беруть участь у процесі. Важливо зауважити що діаграми випадків використання не призначено для показу компонування вони не можуть описати внутрішню структуру системи. Діаграми випадків використання призначено для полегшення обміну інформацією між майбутніми користувачами системи і замовником вони особливо корисні для визначення переліку можливостей які повинна мати система. За діаграмами випадків використання можна...
20485. Діаграми потоків даних. Основні означення та символи 29 KB
  Діаграма потоків даних англ. Data Flow Diagram графічне представлення потоків даних в інформаційній системі. Діаграма потоків даних також може використовуватись для представлення обробки даних структурна розробка.
20486. Закони булевої алгебри 28 KB
  Конюнкцією висловлень А і В називаємо висловлення А^В буде істинним тоді і тільки тоді коли обидва висловлення істинні. Дизюнкцією висловлень А і В називаються висловлення АvВ в якій буде істина тоді і лише тоді коли істинне хоча б одне із висловлень. Імплікацією висловлень А і В називається таке висловлення АВ яке буде хибне тоді і лише тоді коли А істинне В хибне. Заперечення висловлення А називається складне висловлення А яке буде істинне тоді і лише тоді коли А хибне і хибним тоді коли а істинне.
20487. Запити, типи запитів, обчислення в запитах 32 KB
  Запити дозволяють обраховувати підсумкові значення і виводити їх у компактному форматі а також виконувати обчислення над групами записів. Запити можна створювати самостійно і за допомогою майстра. Майстри запитів автоматично виконують основні дії залежно від відповідей користувача на поставлені питання.
20488. Засоби структурного аналізу та їх взаємовідносини 36 KB
  принципова схема технологічного процесу на складі; транспортнотехнологічна схема переробки вантажів на складі; технологічна карта роботи складу; технологічний графік роботи складу; опис стандартних процедур складського процесу; мережеві моделі складських процесів а також ряд інших засобів моделювання процесів; технологічні планування складів; карти організації праці окремих категорій працівників складу. Правильно організований технологічний процес роботи складу повинен забезпечувати: чітке і своєчасне проведення кількісного...
20489. Зведення системи лінійних рівнянь до зручного для ітерацій вигляду 78 KB
  Ітераційними називають такі методи які дають змогу знайти наближений розв'язок системи із заздалегідь указаною точністю шляхом виконання скінченої кількості арифметичних операцій хоч самі обчислення можуть проводитись і без округлень а коефіцієнти і вільні члени системи бути точними числами. Точний розв'язок системи за допомогою ітераційних методів можна знайти тільки теоретично як границю збіжного нескінченного процесу. Розв'язуючи системи рівнянь ітераційними методами крім похибок округлення треба враховувати також похибку методу....
20490. Обчислення в звітах 17.31 KB
  Щоб додати номер сторінки використовують властивості звіту Page і Pages містять номер поточної сторінки і загальна кількість сторінок у звіті. Для того щоб додати в колонтитул номер поточної сторінки введіть у текстове поле вираження= Сторінка [Page] з [Pages]Зазначимо що при створення звіту в режимі майстра це вираз додається автоматично.Так для того щоб провести будьякі обчислення в рядках таблиці звіту необхідно посилатися безпосередньо на поля цього звіту не таблиці або запиту. Щоб порахувати різницю між максимальним і...
20491. Знання, класифікація знань 29.5 KB
  Знання класифікація знань Знання́ форма існування і систематизації результатів пізнавальної діяльності людини. Знання класифікують за: За природою Знання можуть бути: декларативні процедурні Декларативні знання містять в собі лише уявлення про структуру певних понять. Ці знання наближені до даних фактів. Процедурні знання мають активну природу.
20492. Імпорт та експорт даних MySQL 17.71 KB
  Експорт та імпорт даних в MySQL зазвичай потрібно при перенесенні інформації з однієї бази даних MySQL в іншу і для здійснення резервного копіювання. Резервне копіювання даних носить чисто технологічний характер. Ми гарантуємо збереження самих даних а не їх резервних копій.