Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Определение неинерциальных систем. Неинерциальной системой отсчета называется система, движущаяся ускоренно относительно инерциальной. Система отсчета связана с телом отсчета, которое, по определению, принимается за абсолютно твердое. Ускоренное движение твердого тела включает в себя ускорение как шоступательного движения, так и вращения. Поэтому простейшими неинерциальными системами отсчета являются системы, движущиеся ускоренно прямолинейно, и вращающиеся системы. Время и пространство в неинерциальных системах отсчета. Чтобы описать движение в некоторой системе отсчета, необходимо разъяснить содержание высказывания о том, что такие-то события произошли в таких-то точках в такие-то моменты времени. Для этого прежде всего надо, чтобы в системе отсчета существовало единое время в том смысле, как это было изложено в § 7. В неинерциальных системах отсчета единого времени в указаниом в § 7 смысле не существуст. Поэтому не ясно, как можно изморять длительность процессов, начинающихся в одной точке и заканчивающися в другой. Понятие длительности таких процессов теряет смысл, поскольку скорость хода часов в различных точках различна. Усложиястся также проблема измерения и сравнения длин. Например, трудно определить понятие длины движущегося тела, если не испо, что такое одновременность в различных точках. Эти трудности можно частично обойти, если принять во внимание, что интервал собственного времени не зависит от ускорения. Поэтому для анализа пространственно-временни́х соотношений в некоторой бесконечно малой пространственно-временной области неинерциальной системы отсчета можно воспользоваться пространственно-временіыми соотношениями инерциальной системы отсчета, которая движется с той же скоростью, но без ускорения, как и соответствуюцая бесконечно малая область неинерциальной системы. Такая инерциальная система отсчета называется сопровождающей. Таким путем удается установить зависимость между физическими величинами, если они определяются пространственно-временными соотношениями в бесконечно малой области, а затем распространить их па конечные области. Такой путь слокен и здесь не будет использован. Мы ограничимся рассмотрением движения с малыми скоростями, когда все эти трудности не возникают и можно использовать преобразования Галилея, считая, что пространственно-временные соотношения в неинерциальной системе таковы же, как если бы она была инерциальной. Силы инерции. В инерциальных системах координат единственной причной ускоренного движения тела являются силы, действующие на него со стороны других тел. Сила всегда есть результат взаимодействия материальных тел. В неинерциальных системах можно ускорить тело простым изменением состояния движения системы отсчета. Рассмотрим, например, неинерциальную систему отсчета, связанную с автомобилем. При изменении скорости его относительно поверхности Земли в этой системе отсчета все небесные тела испытывают соответствующие ускорения. Ясно, что эти ускорения не являются результатом действия на небесные тела каких-либо сил со стороны других тел. Таким образом, в неинерциальных системах отсчета существуют ускорения, которые не связаны с силами такого же характера, какие известны в инерциальных системах отсчета. Благодаря этому первый закон Ньютона в них не имеет смысла. Третий закон Ньютона в отношении взаимодействия материальных тел, вообще говоря, выполняется. Однако, поскольку в неинерциальных системах отсчета ускорения тел вызываются не только «обычными» силами взаимодействия между материальными телами, проявления третьего закона Ньютона настолько искажаются, что он такяке утрачивает ясное физическое содержание. где $\mathbf{w}^{\prime}$ — ускорение в неинерциальной системе отстета, F — «обытные» силы как результат взаимодействия, $\mathbf{F}_{\text {ин }}$ — силы инерцин. O реальности существования сил инерции. Являются ли силы инерции реальными силами? Они реальны в том же смысле, в каком являются реальными ускорения в неинерциальных системах координат, для описания которых они введены. Они реальны также и в более глубоком смысле: при рассмотрении физических явлений в неинерциальных системах можно указать конкретные физические последствия действия сил инерции. Например, в вагоне поезда силы инерции могут привести к увечьям пассажиров, т. е. к весьма реальному и осязаемому результату. Поэтому силы инерции столь же реальны, как реален факт равномерного и прямолинейного движения тел в инерциалыиы системах координат, если отсутствуют «обычные» силы взаимодействия, как это формулируется в первом законе Ньютона. Нахождение сил инерции. Чтобы можно было описать движение тел в неинерциальной системе отсчета с помощью уравненя (63.1), необходимо указать способ определения сил инерции, которые фигурируют в правой части этого уравнения. Силы инерции характеризуют ту тасть ускорения тела, которая обусловливается ускоренным двниением системы отсчета относительно инсрциальной где учтено, что «обычные» силы взаимодействия $\mathbf{F}$ одинаковы в обеих системах координат; w и w — ускорения соответственно в неинерциальной и инерциальной системах координат. Обычно при рассмотрении неинерциальных систем отсчета используется следующая терминология. Ускорение w относительно инерциальной системы отсчета называется абсолютным, а ускорение $\mathbf{w}^{\prime}$ относительно неинерциальной системы отсчета — относительным. Формула (63.4) показывает, что силы инерции обусловливают разность между относительным и абсолютным ускорениями. Отсюда ясно, что силы инерции существуют только в неинерциальных системах координат. Введение этих сил в уравнения движения, использование их при объяснении физических явлений и т. д. в неинерциальных системах координат является правильным и необходимым. Однако использование понятия сил инерции при анализе движений в инерциальных системах координат является ошибочным, поскольку в них эти силы отсутствуют.
|
1 |
Оглавление
|