74804

Первый закон Ньютона. Инерция, масса. Инерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности. Преобразование координат Галилея. Теорема сложения скоростей и независимость массы от скорости в классической механике

Доклад

Физика

Механическое движение относительно и его характер зависит от системы отсчета. Первый закон Ньютона выполняется не во всякой системе отсчета а те системы по отношению к которым он выполняется называются инерциальными системами отсчета.

Русский

2015-01-05

58.95 KB

2 чел.

4 Первый закон Ньютона. Инерция, масса. Инерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности. Преобразование координат Галилея. Теорема сложения скоростей и независимость массы от скорости в классической механике.

- Первый закон Ньютона-всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор пока взаимодействие со стороны других тел не заставит изменить ее это состояние.

-Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии взаимодействия на него других тел называется инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Механическое движение относительно, и его характер зависит от системы отсчета. Первый закон Ньютона выполняется не во всякой системе отсчета, а те системы, по отношению к которым он выполняется, называются инерциальными системами отсчета. Система отсчета, движущаяся по отношению к инерциальной системе отсчета с ускорением, является неинерциальной, и в ней не выполняются ни закон инерции, ни второй закон Ньютона, ни закон сохранения импульса.

Инерциальной системой отсчета является такая, которая либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно относительно какой-то другой инерциальной системы.С очень высокой степенью точности инерциальной можно считать гелиоцентрическую (звездную ) систему отсчета (начало координат находится в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд). Ускорение зависит не только от величины воздействия, но и от свойств самого тела (от его массы).

- Масса тела - физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства. масса тела считается постоянной величиной только в классической механике Ньютона, изучающей движение тел со скоростями, небольшими по сравнению со скоростью света (). В современной физике установлено, что масса тела увеличивается с увеличением скорости его движения по закону:

.

В классической механике из-за независимости массы от скорости импульс системы можно выразить через скорость ее центра масс.

Если системы отсчета движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно и в одной из них справедливы законы динамики Ньютона, то эти системы являются инерциальными. Во всех инерциальных системах отсчета законы классической динамики имеют одинаковую форму (инвариантны); в этом состоит суть механического принципа относительности или принципа относительности Галилея.

Для доказательства этого принципа рассмотрим две системы отсчета: инерциальную систему К (с координатами x, y, z), которую условно будем считать неподвижной и подвижную систему (с координатами ), движущуюся относительно К равномерно и прямолинейно со скоростью = const. Примем, что в начальный момент времени t = 0 начала О и обеих систем координат совпадают. Расположение систем координат в произвольный момент времени t имеет вид, изображенный на рис. 5.1. Скорость направлена вдоль прямой , а радиус-вектор, проведенный из точки О в точку , равен Координаты произвольной материальной точки А в неподвижной и подвижной системах отсчета определяются радиусами-векторами и , причем(5.1)В проекциях на оси координат векторное уравнение (5.1) записывается в виде, называемом преобразованиями Галилея: В частном случае, когда система К' движется со скоростью т вдоль положительного направления оси х системы К (в начальный момент времени оси координат совпадают), преобразования координат Галилея имеют вид

В классической механике предполагается, что ход времени не зависит от относительного движения систем отсчета, т. е. к преобразованиям (34.2) можно добавить еще одно уравнение:

 

Продифференцировав выражение получим уравнение(34.4)которое представляет собой правило сложения скоростей в классической механике. Ускорение в системе отсчета К

Таким образом, ускорение точки А в системах отсчета К и К', движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, одинаково: (34.5)

Следовательно, если на точку А другие тела не действуют (а=0), то, согласно (34.5), и а'=0, т. е. система К' является инерциальной (точка движется относительно нее равномерно и прямолинейно или покоится).Таким образом, из соотношения (34.5) вытекает подтверждение механического принципа относительности: уравнения динамики при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой не изменяются, т. е. являются инвариантными по отношению к преобразованиям координат. Галилей обратил внимание, что никакими механическими опытами, проведенными в данной инерциальной системе отсчета, нельзя установить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно. Например, сидя в каюте корабля, движущегося равномерно и прямолинейно, мы не можем определить, покоится корабль или движется, не выглянув в окно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4050. Исследование апериодического разряда конденсатора. Определение емкости конденсатора 77.5 KB
  Исследование апериодического разряда конденсатора. Определение емкости конденсатора Цель работы: Определение зависимости силы тока от времени при разряде конденсатора через сопротивление. Нахождение емкости конденсатора. Рисунок Рабочие...
4051. Исследование гальванического элемента тока 253.5 KB
  Исследование гальванического элемента тока Цель работы. Целью данной работы является определение связи между силой тока в цепи гальванического элемента тока и падением напряжения на внешнем участке цепи. Расчет на основании этих данных величин...
4052. Определение удельной электрической проводимости жидкости 226 KB
  Определение удельной электрической проводимости жидкости Изучение основных характеристик электрического тока. Изучение аналогии между электростатическим полем и стационарным электрическим полем. Определение удельной электрической проводимости жидкос...
4053. Отношения и их свойства 185 KB
  Отношения и их свойства Бинарное отношение R на конечном множестве Требования на множество – те же, что и раньше (в нем не должно встречаться повторяющихся элементов, кроме того, оно должно быть упорядочено по возрастанию)....
4054. Написание программы для работы с видеопамятью 73.5 KB
  Постановка задачи Написать программу, которая будет работать с видеопамятью. Можно выполнить любое из приведенных ниже заданий. Независимо от конкретного задания программа должна работать резидентно. Текст, присутствовавший на экране до запуска п...
4055. Актуальные аспекты в творчестве Ю.А. Лаврикова 37 KB
  Актуальные аспекты в творчестве Ю.А. Лаврикова. В вышедшей в 1989 году книге Интенсификация производства и проблемы управления трудом, Юрий Александрович Лавриков провел параметрический анализ производства переходного периода. Этот переходный пери...
4056. Принцип наследования. Создание иерархии классов. Классы и модули 46.5 KB
  Принцип наследования. Создание иерархии классов. Классы и модули. Задание: Создать иерархию графических классов в соответствии с рисунком. Описания классов оформить в отдельном модуле. Для создания данной программы, нам нужно обязательно созда...
4057. Дееспособность несовершеннолетних. Несовершеннолетние в области трудового, жилищного права 60.5 KB
  Лекция. Дееспособность несовершеннолетних. Несовершеннолетние в области трудового, жилищного права Гражданское законодательство о несовершеннолетних Гражданский кодекс Российской Федерации является основным источником гражданских прав, законных инте...
4058. Внешняя торговля России 301 KB
  Введение Самая старая форма международных отношений - это международная торговля. Еще до формирования мирового хозяйства народы вели активную торговлю товарами, то есть обменивали то, что у одних было в избытке на то, с чем был дефицит, а у других н...