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

96 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

21891. ПРИРОДНЫЕ (ЛАНДШАФТНЫЕ) ПОЖАРЫ 175.49 KB
  При подземных пожарах горит торф залегающий под лесными массивами. Возникновение и распространение подземных пожаров обычно связано с низовыми лесными пожарами при которых огонь отдельными очагами заглубляется в слой торфа на наиболее подсохших участках чаще всего у стволов деревьев а затем постепенно распространяется в стороны. Переход низового пожара на полог древостоя происходит в насаждениях с низко опущенными кронами в разновозрастных насаждениях а также при обильном хвойном подросте. Древостой после верхового пожара как правило...
21892. Устойчивость функционирования объектов экономики и территорий в условиях чрезвычайных ситуаций 114 KB
  Основные направления и мероприятия по повышению устойчивости функционирования народного хозяйства страны в военное время . Этот документ не отменен и сегодня и является фундаментом для построения системы современных взглядов на проблемы устойчивости в рамках созданной в 1992 г. Подготовка народного хозяйства к устойчивому функционированию в чрезвычайных ситуациях это же касается и отрасли территории территории объекта независимо от формы собственности и сферы деятельности комплекс экономических организационных мероприятий...
21893. ХАРАКТЕРИСТИКА ЧС ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА 346.5 KB
  Ветровой нагон подъём уровня воды вызванный воздействием ветра на водную поверхность обычно происходящий в морских руслах крупных рек а также на больших озёрах и водохранилищах. БУРИ УРАГАНЫ И СМЕРЧИ Ураганы бури смерчи метеорологические опасные явления характеризующиеся высокими скоростями ветра. Ураган возникает когда скорость ветра превышает 33 м с 120 км ч обладает большой кинетической энергией: ломает деревья переворачивает автомобили разрушает строения. Погода при этом малооблачная сухая со слабыми ветрами.
21894. Обеззараживание. Виды обеззараживания 91.5 KB
  Моющие растворы Жировые мыла Синтетические вещества Синтетические моющие вещества обладают хорошей моющей способностью в любой среде при невысоких температурах. СПОСОБЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ Для обеззараживания используют механический физический физикохимический и химический способы. Дезактивация Механический способ применяется для различных грунтов и включает: сметание срезание вспашка засыпка заражённого грунта удаление радиоактивной пыли...
21895. Организация государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС 1.66 MB
  В соответствии с законом О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера в РФ функционирует Единая государственная система предупреждения и ликвидации стихийных бедствий РСЧС. Организация системы РСЧС РСЧС состоит из территориальных и функциональных подсистем и имеет 5 уровней: федеральный региональный уровень субъекта федерации местный уровень и объектовый. Территориальная подсистема РСЧС предназначена для предупреждения и ликвидации ЧС на подведомственной территории. Функциональные подсистемы РСЧС создаются в...
21896. ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ЭВАКУАЦИИ 61 KB
  ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ЭВАКУАЦИИ 1. В этих случаях почти всегда приходится прибегать к эвакуации. ПРИНЦИПЫ И СПОСОБЫ ЭВАКУАЦИИ Эвакуация в чистом виде бывает редко она как правило сочетается с другими защитными мероприятиями: укрытием проведением противорадиационных медицинских противопожарных инженерных работ. Количество людей подлежащих эвакуации каждый раз определяется местными органами власти с учетом рекомендаций штабов ГО и ЧС исходя из условий характера и масштабов чрезвычайной ситуации.
21897. АС и ДНР. Спасательные работы в очагах поражения включают 30.5 KB
  Спасательные работы в очагах поражения включают: разведку маршрутов движения и участков объектов работ; локализацию и тушение пожаров на маршрутах движения и участках объектах работ; розыск пораженных и извлечение их из поврежденных и горящих зданий загазованных и задымленных помещений завалов; вскрытие разрушенных поврежденных и заваленных защитных сооружений и спасение находящихся в них людей; подачу воздуха в заваленные защитные сооружения с поврежденной фильтровентиляционной системой; оказание первой медицинской и первой врачебной...
21898. ДЕКЛАРИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА 35 KB
  Обязательному декларированию безопасности подлежат проектируемые и действующие: промышленные объекты имеющие в составе особо опасные производства; гидротехнические сооружения хвостохранилища и шламонакопители 1 2 3 классов на которых возможны гидродинамические аварии. Отнесение к особо опасным производствам входящим в подлежащий декларированию безопасности промышленный объект основывается на: величине пороговых количеств потенциально опасных веществ определенных для конкретных веществ или различных категорий веществ; количестве...
21899. Аварии на гидротехнических сооружениях 540 KB
  Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла характера и степени разрушения плотины объемов запасов воды в водохранилище характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения рельефа местности сезона и времени суток происшествия и многих других факторов. 160 227 СаяноШушенская 47 120 Красноярская 68 986 Основными поражающими факторами затопления при аварии на ГТС являются: волна прорыва высота волны скорость движения и длительность затопления. Начало волны называется...