I filosofi antichi hanno cercato di capire l'essenza del movimento,per rivelare l'effetto delle stelle e del Sole su una persona. Inoltre, le persone hanno sempre cercato di identificare le forze che agiscono su un punto materiale nel processo del suo movimento, così come nel momento del riposo.
Aristotele credeva che in assenza di movimento nessuna forza esercitasse un effetto sul corpo. Proviamo a scoprire quali sistemi di riferimento sono chiamati inerziali, ne daremo esempi.
Stato di riposo
Nella vita di tutti i giorni, è difficile identificare talistato. In quasi tutti i tipi di movimento meccanico si presume la presenza di forze estranee. Il motivo è la forza di attrito, che impedisce a molti oggetti di lasciare la loro posizione originale, uscendo da uno stato di quiete.
Considerando esempi di un sistema inerzialecontando, notiamo che corrispondono tutti a 1 legge di Newton. Solo dopo la sua scoperta è stato possibile spiegare lo stato di quiete, indicare le forze che agiscono in questo stato sul corpo.
Formulazione 1 della legge di Newton
Nell'interpretazione moderna, spiegal'esistenza di sistemi di coordinate rispetto ai quali si può considerare l'assenza di forze esterne che influiscono sul punto materiale. Dal punto di vista di Newton, i sistemi di riferimento inerziali sono quelli che consentono di considerare la conservazione della velocità di un corpo per lungo tempo.
definire
Quali sistemi di riferimento sono inerziali?Esempi di questi sono studiati nel corso di fisica della scuola. Tali sistemi di riferimento sono considerati inerziali, rispetto ai quali un punto materiale si muove a velocità costante. Newton ha chiarito che qualsiasi corpo può trovarsi in uno stato simile fintanto che non c'è bisogno di applicare su di esso forze che possono cambiare tale stato.
In realtà, la legge di inerzia non è soddisfatta in tutticasi. Analizzando esempi di sistemi di riferimento inerziali e non, si consideri una persona che si aggrappa ai corrimano in un veicolo in movimento. Con una brusca frenata dell'auto, una persona si sposta automaticamente rispetto al veicolo, nonostante l'assenza di una forza esterna.
Si scopre che non tutti gli esempi di inerzialei quadri di riferimento corrispondono alla formulazione 1 della legge di Newton. Per chiarire la legge di inerzia, è stata introdotta una raffinata definizione di quadri di riferimento, in cui viene eseguita in modo impeccabile.
Tipi di sistemi di riferimento
Quali sistemi di riferimento sono chiamati inerziali?Sarà chiaro presto. "Fornisci esempi di sistemi di riferimento inerziali in cui viene soddisfatta la legge di Newton 1" - un compito simile viene offerto agli scolari che hanno scelto la fisica come esame in prima media. Per far fronte al compito da svolgere, è necessario avere un'idea dei sistemi di riferimento inerziali e non.
L'inerzia implica mantenere la calma omovimento rettilineo uniforme del corpo fintanto che il corpo è isolato. I corpi che non sono connessi, non interagiscono e sono distanti tra loro sono considerati "isolati".
Considera alcuni esempi del sistema inerzialeconto alla rovescia. Se consideriamo una stella nella galassia come sistema di riferimento, e non un autobus in movimento, l'adempimento della legge di inerzia per i passeggeri che si aggrappano ai corrimano sarà impeccabile.
Durante la frenata, questo veicolo continuerà a muoversi in linea retta finché non subirà l'azione di altri corpi.
Quali esempi di sistema di riferimento inerziale si possono fornire? Non dovrebbero avere alcuna connessione con il corpo analizzato, influenzarne l'inerzia.
È per tali sistemi che 1 legge è soddisfattaNewton. Nella vita reale, è difficile considerare il movimento di un corpo rispetto a sistemi di riferimento inerziali. È impossibile raggiungere una stella lontana per condurre esperimenti terreni da essa.
La Terra viene presa come sistema di riferimento condizionale, nonostante sia associata a oggetti posti su di essa.
Calcola accelerazione inerzialeriferimento è possibile se consideriamo la superficie della Terra come sistema di riferimento. In fisica, non esiste una registrazione matematica 1 della legge di Newton, ma è lui che è la base per derivare molte definizioni e termini fisici.
Esempi di sistemi di riferimento inerziali
A volte è difficile per gli scolari capire il fisicofenomeni. Agli alunni di prima media viene offerto un compito con il seguente contenuto: “Quali sistemi di riferimento sono chiamati inerziali? Fornisci esempi di tali sistemi." Supponiamo che il carrello con la palla si muova inizialmente su una superficie piana con velocità costante. Inoltre, si muove lungo la sabbia, di conseguenza, la palla viene messa in moto accelerato, nonostante il fatto che altre forze non agiscano su di essa (il loro effetto totale è zero).
L'essenza di ciò che sta accadendo può essere spiegata dal fatto che durantementre si muove lungo una superficie sabbiosa, il sistema cessa di essere inerziale, ha una velocità costante. Esempi di sistemi di riferimento inerziali e non inerziali indicano che la loro transizione avviene in un determinato periodo di tempo.
Quando il corpo accelera, la sua accelerazione ha un valore positivo e durante la frenata questo indicatore diventa negativo.
Movimento curvilineo
Il movimento della Terra rispetto alle stelle e al solesi svolge lungo una traiettoria curva che ha la forma di un'ellisse. Il sistema di riferimento in cui il centro è allineato con il Sole e gli assi sono diretti a determinate stelle, sarà considerato inerziale.
Nota che qualsiasi sistema di riferimento chesi muoverà in modo rettilineo e uniforme rispetto al sistema eliocentrico, è inerziale. Il movimento curvilineo viene eseguito con una certa accelerazione.
Considerando il fatto che la Terra è in movimentoattorno al suo asse, il sistema di riferimento, che è associato alla sua superficie, rispetto a quello eliocentrico si muove con una certa accelerazione. In tale situazione si può concludere che il sistema di riferimento, a cui è associata la superficie terrestre, si muove con accelerazione rispetto a quella eliocentrica, quindi non può essere considerato inerziale. Ma il valore dell'accelerazione di un tale sistema è così piccolo che in molti casi influisce in modo significativo sulle specificità dei fenomeni meccanici considerati in relazione ad esso.
Per risolvere problemi pratici di natura tecnica, è consuetudine considerare inerziale il sistema di riferimento rigidamente connesso con la superficie terrestre.
La relatività di Galileo
Tutti i sistemi di riferimento inerziale hanno un importanteproprietà descritta dal principio di relatività. La sua essenza risiede nel fatto che qualsiasi fenomeno meccanico nelle stesse condizioni iniziali viene eseguito allo stesso modo, indipendentemente dal quadro di riferimento selezionato.
L'uguaglianza dell'ISO sul principio di relatività è espressa nelle seguenti disposizioni:
- In tali sistemi, le leggi della meccanica sono le stesse, quindi qualsiasi equazione da esse descritta è espressa in termini di coordinate e tempo, rimane invariata.
- Risultati di esperimenti meccanici in corsopermettono di stabilire se il sistema di riferimento sarà fermo, oppure compirà un moto rettilineo uniforme. Qualsiasi sistema può essere condizionatamente riconosciuto come immobile se l'altro si muove rispetto ad esso a una certa velocità.
- Le equazioni della meccanica rimangono invariate perin relazione alle trasformazioni di coordinate nel caso di passaggio da un sistema al secondo. È possibile descrivere lo stesso fenomeno in sistemi diversi, ma la loro natura fisica non cambierà.
Risoluzione dei problemi
Primo esempio.
Determinare se il sistema di riferimento inerziale è: a) un satellite artificiale della Terra; b) attrazione per bambini.
Risposta. Nel primo caso non si tratta di inerziaquadro di riferimento, poiché il satellite si muove in orbita sotto l'influenza della forza di gravità, quindi, il movimento avviene con una certa accelerazione.
Anche l'attrazione non può essere considerata un sistema inerziale, poiché il suo movimento rotatorio avviene con una certa accelerazione.
Secondo esempio.
Il sistema di segnalazione è saldamente collegato all'ascensore.In quali situazioni può essere chiamato inerziale? Se l'ascensore: a) cade; b) si alza uniformemente; c) aumenta rapidamente; d) scende uniformemente.
Risposta. a) Durante la caduta libera, appare l'accelerazione, quindi il sistema di riferimento associato all'ascensore non sarà inerziale.
b) Con movimento uniforme dell'ascensore, il sistema è inerziale.
c) Quando si muove con una certa accelerazione, il sistema di riferimento è considerato inerziale.
d) L'ascensore si muove lentamente, ha un'accelerazione negativa, quindi il sistema di riferimento non può essere chiamato inerziale.
conclusione
Per tutta la sua esistenzal'umanità sta cercando di capire i fenomeni che si verificano in natura. I tentativi di spiegare la relatività del moto furono intrapresi da Galileo Galilei. Isaac Newton riuscì a derivare la legge dell'inerzia, che iniziò ad essere utilizzata come postulato principale quando si eseguono calcoli in meccanica.
Attualmente, il sistema di posizionamentoi corpi includono un corpo, un dispositivo di temporizzazione e un sistema di coordinate. A seconda che il corpo sia mobile o immobile, è possibile caratterizzare la posizione di un determinato oggetto nel periodo di tempo richiesto.
