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

97 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

59833. Вибір цінностей 54 KB
  Візитна картка уроку: Не збирайте собі скарбів на землі де міль і хробацтво нівечить і де підкопують злодії і викрадають. Збирайте собі скарби на небі де ні міль ані хробацтво не нівечить і де злодії не пробивають стін і не викрадають. Бо де твій скарб там буде і твоє серце. Що таке скарб Що маємо на увазі під земними скарбами Що свідчить про те що вони не вічні Скарби на небі – що це Чи піддаються вони таким небезпекам Чому Робота в групах.
59835. Мати берегиня родини 70 KB
  Хто ж його береже Головною берегинею родини завжди була мати її святою називали. Тарас Шевченко писав: У нашім раї на землі Нічого кращого немає Як тая мати молодая З своїм дитяточком малим
59836. Ich ab Geburt bis Abitur 49 KB
  Весь урок ведеться німецькою мовою, що відповідає вимогам міністерства освіти для 11 класу. Мова вчителя чітка, зрозуміла, ключові фрази повторюються для їх кращого розуміння. Темп уроку задовільний для того, щоб діти встигли прочитати, повторити і записати нові слова.
59837. Уведення та редагування тексту. Перевірка правопису 71 KB
  Мета уроку: Навчальна: Вдосконалити основні знання про текстовий редактор Microsoft Word та його можливості навчити вводити та редагувати текст засобами текстового процесора створювати документи за певною структурою...
59838. Філософський смисл новели Олеся Гончара: За мить щастя 41.5 KB
  І група Батьківщина політичний аспект ІІ група він сам психологічний аспект ІІІ група товариші морально-етичний аспект ІVгрупа жителі виноградного містечка морально-етичний аспект.
59840. СВІТ ЛЮДСЬКИХ ВІДНОСИН. ВИХОВНА ГОДИНА ДЛЯ ПОЧАТКОВОЇ ШКОЛИ 31 KB
  Разом колективно діти готують відповідь. Першим дає відповідь капітан а доповнюють чи підправляють його решта дітей. Чи повинен хлопчик пропустити вперед однокласницю якщо вони одночасно підійшли до дверей класу А в театрі А в магазині...