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

1 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

71751. Предикаты раздела WHERE оператора SELECT 55 KB
  Вводит данные в таблицу, заменяя при этом все записи, вызывающие конфликт. Этот оператор аналогичен INSERT за исключением того, что при конфликте нового значения с существующим уникальным ключом новое значение будет записано вместо старого. Первый вариант оператора просто вставит указанные...
71752. Введение в БД MySQL. Типы данных 85 KB
  Цель работы Ознакомление с базой данных MySQL: получение навыков запуска консоли для работы с MySQL корректного формирования и набора команд для работы с БД. Изучить имеющиеся типы данных для столбцов в базе данных MySQL освоить операции создания таблиц.
71753. Изменение таблицы. Выбор данных из таблиц 53 KB
  Оператор ALTER охватывает широкий набор действий, которые изменяют структуру таблицы. Этот оператор используется для добавления, изменения или удаления столбцов существующей таблицы, а также для удаления индексов. Несколько операторов ALTER могут быть объединены в одно предложение...
71754. Создание баз данных 112.5 KB
  Поскольку базы данных и таблицы MySQL хранятся как файлы файловой системы, вы столкнетесь с неприятными различиями - в поведении реализаций для Unix и Win32. Именно, все файловые системы для Win32 нечувствительны к регистру, в то время как файловые системы Unix различают регистр.
71755. ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 1.05 MB
  Цель работы: ознакомиться с классификацией и конструкциями основных типов подшипников качения. 1 Классификация подшипников качения Подшипники качения классифицируют по следующим основным признакам: направление действия воспринимаемых нагрузок форме тел качения конструктивным...
71756. Типы и конструкции подшипников качения 225.5 KB
  Ознакомиться с типами и конструкциями наиболее распространенных подшипников качения и их условными обозначениями. Изучить конструкцию трех различных подшипников (получить у преподавателя), начертить их эскиз, измерить и поставить габаритные размеры и расшифровать их условное обозначение.
71757. Электротехнические материалы: Методические указания 344 KB
  Цель работы: Экспериментальное исследование магнитных характеристик ферромагнитных материалов. Снятие кривой намагничивания и гистерезисных циклов. Определение по кривой намагничивания магнитной проницаемости и ее зависимость от напряженности магнитного поля.
71758. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАТТМЕТРОВЫМ МЕТОДОМ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 340.5 KB
  Методические указания к лабораторной работе №7 по курсу «Электротехнические материалы» для студентов специальности 1-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы» - ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2005 г. Методические указания содержат основные сведения о магнитных свойствах электротехнической стали.
71759. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ (Часть 2) 2.94 MB
  Изложены основные теоретические положения и методические указания к выполнению следующих лабораторных работ по курсу Материаловедение: Изучение зависимости между структурой и свойствами чугунов Закалка стали Отпуск закаленной стали Изучение зависимости между структурой и свойствами стали...