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

44137. Стиль. Візаж 946.5 KB
  Фата рожевого з білим кольору розміром по плечі на резинці для волосся кріпиться на так звану буклю що акуратно зібрана на потилиці але чілка не зачісується назад згідно з корекцією овалу обличчя моделі. Підбирається зачіска під овал обличчя. Для виконання макіяжу знадобляться такі інструменти: пензлі для макіяжу зокрема великий пензлик для накладання пудри на обличчя пензлик для рум'ян круглий пензлик для розтушовки аплікатор звичайний пензлик середнього розміру для тіней та веєроподібний; чистий спонж; пенюар; та і нструмент для...
44138. Управління підвищенням конкурентоспроможності продукції в корпорації ДП ВО «Київприлад» 946.5 KB
  Аналітична оцінка діяльності ДП ВО Київприлад Загальна організаційноекономічна та фінансова характеристика ДП ВО Київприлад Аналіз середовища функціонування підприємства ДП ВО Київприлад Оцінка конкурентоспроможності продукції ДП ВО Київприлада
44139. РЕФЛЕКСИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПЕРЕВОДЧИКА КАК ФАКТОР СОЗДАНИЯ УСПЕШНОГО ПЕРЕВОДА 436.5 KB
  Предпосылки формирования понятия перевода в деятельностном аспекте. Понятие рефлексии в аспекте деятельностной теории перевода. Основные положения деятельностной теории перевода.
44140. Организационно-экономическая часть дипломных проектов, направленных на разработку программного обеспечения 297.5 KB
  Организационно-экономической части дипломного проекта для проектов связанных с разработкой программного обеспечения: Учебное пособие. Показано каким образом следует: выделить основные этапы проекта разработки нового изделия программы провести расчет трудоемкости проекта определить численность и квалификацию исполнителей построить сетевую модель и календарный график выполнения проекта провести анализ структуры затрат проекта. Уделяется внимание методам исследования рынка для разрабатываемого ПО а также планированию цены и...
44141. Импульсные источники питания 809 KB
  Наше предприятие будет конкурентно способным за счет выполнения заказов высококвалифицированных специалистов стабильности в работе выполнения в срок стабильного качества свойства износостойкости. Потребность в кадрах управления и ведущих специалистах: Потребность в кадрах управления и ведущих специалистах Персонал группы Потребность: специальность образование количество.
44142. ОСОБЕННОСТИ ЭТИКИ БИЗНЕСА НА ПРИМЕРЕ НГУ “АВТОПАРИТЕТ” 199.5 KB
  В маленькой фирме все решения обычно принимает сам владелец. Он же контролирует работу своей фирмы. В более крупных фирмах эти функции выполняет менеджер. Он может быть один, например, в небольшом магазине. В больших компаниях людей, занимающихся менеджментом, много - один отвечает за производство продукции, другой организует сбыт, третий занимается рекламой товаров, четвертый нанимает работников.
44143. Определение взаимосвязи развития координационных способностей с техникой владения мячом 270.5 KB
  Теоретическое обоснование развития координационных способностей в среднем школьном возрасте. Проявление координационных способностей в волейболе. Роль координационных способностей. Средства развития координационных способностей.
44144. КОРПОРАТИВНАЯ КУЛЬТУРА КАК ФАКТОР ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ 671 KB
  Теоретико-методологические аспекты формирования корпоративной культуры на современном предприятии. Понятие и сущность корпоративной культуры. Виды и типы корпоративной культуры Структура и содержание корпоративной культуры
44145. Телевидение 80х – 90х: проблемы и перспективы развития 370.5 KB
  В последние годы жизни Влада Листьева называли самой яркой звездой отечественного телевидения. Вопросы перестройки заняли одно из главных мест и в передачах телевидения. В правительстве был подготовлен пакет документов который должен обеспечить реализацию на практике новых условий работы печати радио телевидения и издательств. Для многих он до сих пор остается символом нового телевидения.