Drevni filozofi pokušavali su razumjeti bit pokreta,otkriti učinak zvijezda i Sunca na osobu. Osim toga, ljudi su uvijek pokušavali prepoznati sile koje djeluju na materijalnu točku u procesu njenog kretanja, kao i u trenutku odmora.
Aristotel je vjerovao da u nedostatku pokreta nikakve sile ne djeluju na tijelo. Pokušajmo otkriti koji se referentni okviri nazivaju inercijskim, dat ćemo primjere za njih.
Stanje odmora
Teško je pronaći tako nešto u svakodnevnom životudržava. U gotovo svim vrstama mehaničkih pokreta pretpostavlja se prisutnost stranih sila. Razlog je sila trenja koja sprječava mnoge predmete da napuste svoj prvobitni položaj izlazeći iz stanja mirovanja.
Razmatrajući primjere inercijskog sustavaračunajući, primjećujemo da svi odgovaraju 1 Newtonovom zakonu. Tek nakon njegovog otkrića bilo je moguće objasniti stanje mirovanja, naznačiti sile koje djeluju u tom stanju na tijelo.
Formulacija 1 Newtonova zakona
U modernoj interpretaciji, objašnjavapostojanje koordinatnih sustava u odnosu na koje se može uzeti u obzir odsutnost vanjskih sila koje djeluju na materijalnu točku. S Newtonove točke gledišta, inercijalni referentni okviri su oni koji nam omogućuju da razmatramo očuvanje brzine tijela tijekom dugog vremena.
definirati
Koji su referentni okviri inercijski?Primjeri njih proučavaju se u školskom tečaju fizike. Takvi se referentni okviri smatraju inercijskim, u odnosu na koje se materijalna točka kreće konstantnom brzinom. Newton je pojasnio da bilo koje tijelo može biti u sličnom stanju sve dok nema potrebe za primjenom sila koje mogu takvo stanje promijeniti.
U stvarnosti, zakon tromosti nije ispunjen u svemuslučajevi. Analizirajući primjere inercijskih i neercijalnih referentnih sustava, razmotrite osobu koja se drži vozila za rukohvat u vozilu u pokretu. Oštrim kočenjem automobila osoba se automatski kreće u odnosu na vozilo, unatoč nedostatku vanjske sile.
Ispada da nisu svi primjeri inercijalnihreferentni okviri odgovaraju formulaciji 1 Newtonovog zakona. Da bi se pojasnio zakon tromosti, uvedena je pročišćena definicija okvira reference u kojem je savršeno izveden.
Vrste referentnih sustava
Koji se referentni okviri nazivaju inercijskim?Uskoro će biti jasno. "Navedite primjere inercijskih referentnih sustava u kojima je ispunjen 1 Newtonov zakon" - sličan zadatak nudi se školarcima koji su fiziku odabrali za ispit u devetom razredu. Da bismo se nosili sa zadatkom, potrebno je imati predodžbu o inercijskim i neercijalnim referentnim okvirima.
Inercija uključuje zadržavanje smirenosti ilijednoliko pravolinijsko kretanje tijela sve dok je tijelo izolirano. Tijela koja nisu povezana, ne komuniciraju i udaljena su jedno od drugog smatraju se "izoliranim".
Razmotrimo neke primjere inercijskog sustavaodbrojavanje. Ako zvijezdu u galaksiji smatramo referentnim sustavom, a ne autobusom u pokretu, ispunjenje zakona o tromosti za putnike koji se drže za rukohvat bit će besprijekorno.
Tijekom kočenja, ovo će se vozilo nastaviti kretati pravocrtno dok na njega ne djeluju druga tijela.
Koji se primjeri inercijskog referentnog okvira mogu navesti? Oni ne bi trebali imati nikakve veze s analiziranim tijelom, utjecati na njegovu inertnost.
Upravo je za takve sustave ispunjen 1 zakonNewton. U stvarnom je životu teško razmotriti kretanje tijela u odnosu na inercijske referentne okvire. Nemoguće je doći do daleke zvijezde kako bi se iz nje mogli provesti zemaljski eksperimenti.
Zemlja se uzima kao uvjetni referentni sustav, unatoč činjenici da je povezana s objektima koji su na njoj postavljeni.
Izračunajte inercijalno ubrzanjereferenca je moguća ako površinu Zemlje promatramo kao referentni okvir. U fizici ne postoji matematički zapis 1 Newtonovog zakona, ali upravo je on osnova za izvođenje mnogih fizičkih definicija i pojmova.
Primjeri inercijalnih referentnih sustava
Školarcima je ponekad teško razumjeti fizičkopojave. Učenicima devetih razreda nudi se zadatak sa sljedećim sadržajem: „Koji se referentni okviri nazivaju inercijskim? Navedite primjere takvih sustava. " Pretpostavimo da se kolica s loptom u početku kreću po ravnoj površini konstantnom brzinom. Nadalje, ona se kreće duž pijeska, kao rezultat, lopta se postavlja u ubrzanom kretanju, unatoč činjenici da druge sile na nju ne djeluju (njihov ukupni učinak je nula).
Suština onoga što se događa može se objasniti činjenicom da je tijekomdok se kreće pjeskovitom površinom, sustav prestaje biti inercijski, ima konstantnu brzinu. Primjeri inercijalnih i neercijalnih referentnih sustava pokazuju da se njihov prijelaz događa u određenom vremenskom razdoblju.
Kad tijelo ubrzava, njegovo ubrzanje ima pozitivnu vrijednost, a pri kočenju taj pokazatelj postaje negativan.
Krivolinijsko gibanje
Zemljino kretanje u odnosu na zvijezde i Sunceizvodi se duž zakrivljene putanje koja ima oblik elipse. Referentni okvir u kojem je središte poravnato sa Suncem, a osi usmjerene na određene zvijezde smatrat će se inercijskim.
Imajte na umu da bilo koji referentni okvir kojikretat će se pravocrtno i jednoliko u odnosu na heliocentrični sustav, inercijalan je. Krivolinijsko kretanje izvodi se s određenim ubrzanjem.
S obzirom na činjenicu da je Zemlja u pokretuoko svoje osi, referentni okvir, koji je povezan s njegovom površinom, u odnosu na heliocentrični pomiče se s određenim ubrzanjem. U takvoj se situaciji može zaključiti da se referentni okvir, koji je povezan sa Zemljinom površinom, kreće ubrzanjem u odnosu na heliocentrični, stoga se ne može smatrati inercijskim. Ali vrijednost ubrzanja takvog sustava toliko je mala da u mnogim slučajevima značajno utječe na specifičnosti mehaničkih pojava koje se razmatraju u vezi s njim.
Kako bi se riješili praktični problemi tehničke prirode, uobičajeno je da referentni okvir kruto povezan sa Zemljinom površinom smatra inercijskim.
Galilejeva relativnost
Svi inercijalni referentni sustavi imaju važnosvojstvo koje se opisuje principom relativnosti. Njegova je bit u činjenici da se bilo koja mehanička pojava pod istim početnim uvjetima provodi na isti način, bez obzira na odabrani referentni okvir.
Jednakost ISO-a na principu relativnosti izražena je u sljedećim odredbama:
- U takvim su sustavima zakoni mehanike isti, pa svaka jednadžba koja se njima opisuje izražena u koordinatama i vremenu ostaje nepromijenjena.
- Rezultati tekućih mehaničkih pokusaomogućuju vam da utvrdite hoće li referentni okvir mirovati ili čini pravocrtno jednoliko gibanje. Bilo koji sustav može se uvjetno prepoznati kao nepomičan ako se drugi kreće u odnosu na njega određenom brzinom.
- Jednadžbe mehanike ostaju nepromijenjeneu odnosu na koordinatne transformacije u slučaju prijelaza iz jednog sustava u drugi. Moguće je opisati isti fenomen u različitim sustavima, ali njihova se fizička priroda neće promijeniti.
Rješavanje problema
Prvi primjer.
Utvrdite je li inercijski referentni sustav: a) umjetni satelit Zemlje; b) dječja privlačnost.
Odgovor. U prvom slučaju ne postoji pitanje inercijereferentni okvir, budući da se satelit kreće u orbiti pod utjecajem gravitacije, dakle, kretanje se događa s određenim ubrzanjem.
Atrakciju se također ne može smatrati inercijskim sustavom, jer se njezino rotacijsko kretanje događa s određenim ubrzanjem.
Drugi primjer.
Sustav izvještavanja čvrsto je povezan s dizalom.U kojim se situacijama to može nazvati inercijskim? Ako dizalo: a) padne dolje; b) kreće se ravnomjerno prema gore; c) brzo raste; d) spušta se ravnomjerno.
Odgovor. a) Tijekom slobodnog pada pojavljuje se ubrzanje, pa referentni okvir koji je povezan s dizalom neće biti inercijski.
b) Ujednačenim pomicanjem dizala, sustav je inercijski.
c) Kad se kreće s nekim ubrzanjem, referentni okvir smatra se inercijskim.
d) Dizalo se sporo kreće, ima negativno ubrzanje, stoga se referentni okvir ne može nazvati inercijskim.
zaključak
Tijekom svog postojanjačovječanstvo pokušava razumjeti pojave koje se javljaju u prirodi. Pokušaje objašnjenja relativnosti kretanja poduzeo je Galileo Galilei. Isaac Newton uspio je izvesti zakon tromosti, koji se počeo koristiti kao glavni postulat pri izvršavanju proračuna u mehanici.
Trenutno je sustav pozicioniranjatijela uključuju tijelo, vremenski uređaj i koordinatni sustav. Ovisno o tome je li tijelo pokretno ili nepomično, moguće je okarakterizirati položaj određenog predmeta u potrebnom vremenskom razdoblju.
