Senie filozofi mēģināja saprast kustības būtību,identificēt zvaigžņu un Saules ietekmi uz cilvēkiem. Turklāt cilvēki vienmēr ir mēģinājuši identificēt spēkus, kas iedarbojas uz materiālo punktu tā kustības procesā, kā arī atpūtas brīdī.
Aristotelis uzskatīja, ka, ja nav kustības, ķermeni neietekmē nekādi spēki. Mēģināsim noskaidrot, kurus atskaites punktus sauc par inerciāliem, mēs sniegsim to piemērus.
Atpūtas stāvoklis
Ikdienā kaut ko tādu atrast ir grūti.Valsts. Gandrīz visi mehāniskās kustības veidi uzņemas svešu spēku klātbūtni. Iemesls ir berzes spēks, kas daudziem objektiem neļauj atstāt sākotnējo stāvokli, atstājot miera stāvokli.
Apsverot inerces sistēmas piemērusskaitot, mēs atzīmējam, ka tie visi atbilst 1 Ņūtona likumam. Tikai pēc tā atklāšanas bija iespējams izskaidrot atpūtas stāvokli, norādīt spēkus, kas šajā stāvoklī darbojas uz ķermeņa.
Ņūtona likuma 1. formulējums
Mūsdienu interpretācijā viņš paskaidrotādu koordinātu sistēmu esamība, attiecībā uz kurām var uzskatīt, ka uz materiālo punktu iedarbojas ārējie spēki. No Ņūtona viedokļa inerciālie atskaites rāmji ir tie, kas ļauj ilgu laiku apsvērt ķermeņa ātruma saglabāšanu.
Definīcijas
Kuras atskaites sistēmas ir inerces?To piemēri tiek pētīti skolas fizikas kursā. Šādi atskaites rāmji tiek uzskatīti par inerciāliem, attiecībā pret kuriem materiāls punkts pārvietojas nemainīgā ātrumā. Ņūtons precizēja, ka jebkurš ķermenis var atrasties līdzīgā stāvoklī, ja vien tam nav jāpieliek spēki, kas var mainīt šādu stāvokli.
Patiesībā inerces likums nav pilnībā izpildītsgadījumos. Analizējot inerciālo un neinerciālo atskaites sistēmu piemērus, aplūkosim personu, kas kustīgā transportlīdzeklī turas uz margām. Ar strauju automašīnas bremzēšanu cilvēks automātiski pārvietojas attiecībā pret transportlīdzekli, neskatoties uz ārēja spēka neesamību.
Izrādās, ka ne visi inerces piemēriatsauces ietvari atbilst Ņūtona likuma formulējumam 1. Lai precizētu inerces likumu, tika ieviesta izsmalcināta atsauces ietvaru definīcija, kurā tā ir lieliski izpildīta.
Atsauces sistēmu veidi
Kādus atskaites punktus sauc par inerciāliem?Drīz tas būs skaidrs. "Sniedziet inerciālu atskaites sistēmu piemērus, kurās tiek izpildīts 1 Ņūtona likums" - līdzīgs uzdevums tiek piedāvāts skolēniem, kuri devītajā klasē par savu eksāmenu izvēlējās fiziku. Lai tiktu galā ar uzdevumu, ir nepieciešams priekšstats par inerciāliem un neinerciāliem atsauces rāmjiem.
Inerce ietver miera uzturēšanu vaivienmērīga taisnvirziena ķermeņa kustība, kamēr ķermenis ir izolēts. Organizācijas, kas nav savienotas, savstarpēji nesadarbojas un atrodas viena no otras, tiek uzskatītas par "izolētām".
Apsveriet dažus inerciālās sistēmas piemērusatpakaļskaitīšana. Ja mēs uzskatām zvaigzni galaktikā par atskaites sistēmu, nevis kustīgu autobusu, inerces likuma izpilde pasažieriem, kas turas uz margām, būtu nevainojama.
Bremzēšanas laikā šis transportlīdzeklis turpinās kustēties taisnā līnijā, līdz uz to iedarbojas citi ķermeņi.
Kādus inerciālas atskaites sistēmas piemērus var sniegt? Viņiem nevajadzētu būt nekādiem sakariem ar analizēto ķermeni, ietekmēt tā inerci.
Tieši šādām sistēmām ir izpildīts 1 likumsŅūtons. Reālajā dzīvē ir grūti apsvērt ķermeņa kustību attiecībā pret inerciāliem atskaites punktiem. Nav iespējams nokļūt pie tālas zvaigznes, lai no tās veiktu zemes eksperimentus.
Zeme tiek uzskatīta par nosacītu atskaites sistēmu, neskatoties uz to, ka tā ir saistīta ar objektiem, kas uz tās novietoti.
Aprēķiniet inerciālo paātrinājumuatsauce ir iespējama, ja mēs uzskatām Zemes virsmu par atskaites rāmi. Fizikā Ņūtona likumam nav 1. matemātiskā ieraksta, bet tieši viņš ir pamats daudzu fizisko definīciju un terminu atvasināšanai.
Inerciālo atskaites sistēmu piemēri
Dažreiz skolēniem ir grūti saprast fiziskoparādības. Devīto klašu skolēniem tiek piedāvāts uzdevums ar šādu saturu: “Kādas atskaites sistēmas sauc par inerciālām? Sniedziet šādu sistēmu piemērus. " Pieņemsim, ka ratiņi ar bumbu sākotnēji pārvietojas uz līdzenas virsmas ar nemainīgu ātrumu. Tad tas pārvietojas pa smiltīm, kā rezultātā bumba tiek iestatīta paātrinātā kustībā, neskatoties uz to, ka uz to nedarbojas citi spēki (to kopējā ietekme ir nulle).
Notiekošā būtība izskaidrojama ar to, ka laikāpārvietojoties pa smilšainu virsmu, sistēma pārstāj būt inerciāla, tai ir nemainīgs ātrums. Inerciālo un neinerciālo atskaites sistēmu piemēri norāda, ka to pāreja notiek noteiktā laika periodā.
Kad ķermenis paātrinās, tā paātrinājumam ir pozitīva vērtība, un, bremzējot, šis rādītājs kļūst negatīvs.
Liekta kustība
Zemes kustība attiecībā pret zvaigznēm un saulitiek veikts pa izliektu trajektoriju, kurai ir elipses forma. Atskaites ietvars, kurā centrs ir izlīdzināts ar Sauli un asis ir vērstas uz noteiktām zvaigznēm, tiks uzskatīts par inerciālu.
Ņemiet vērā, ka jebkurš atsauces ietvarspārvietosies taisni un vienmērīgi attiecībā pret heliocentrisko sistēmu, ir inerciāla. Līkumainā kustība tiek veikta ar nelielu paātrinājumu.
Ņemot vērā faktu, ka Zeme ir kustībāap savu asi atskaites rāmis, kas saistīts ar tā virsmu, ar nelielu paātrinājumu pārvietojas attiecībā pret heliocentrisko. Šādā situācijā var secināt, ka atskaites sistēma, kas saistīta ar Zemes virsmu, pārvietojas ar paātrinājumu attiecībā pret heliocentrisko, tāpēc to nevar uzskatīt par inerciālu. Bet šādas sistēmas paātrinājuma vērtība ir tik maza, ka daudzos gadījumos tā būtiski ietekmē mehānisko parādību specifiku, kas tiek aplūkota attiecībā pret to.
Lai atrisinātu tehniska rakstura praktiskas problēmas, ir ierasts uzskatīt atskaites sistēmu, kas stingri savienota ar Zemes virsmu, par inerciālu.
Galileja relativitāte
Visām inerciālajām atskaites sistēmām ir svarīga nozīmeīpašība, kuru raksturo relativitātes princips. Tās būtība slēpjas faktā, ka jebkura mehāniska parādība vienādos sākotnējos apstākļos tiek veikta vienādi neatkarīgi no izvēlētā atskaites ietvara.
ISO vienlīdzība relativitātes principā ir izteikta šādos noteikumos:
- Šādās sistēmās mehānikas likumi ir vienādi, tāpēc jebkurš to aprakstītais vienādojums tiek izteikts koordinātu un laika izteiksmē, nemainās.
- Notiekošo mehānisko eksperimentu rezultātiļauj jums noteikt, vai atskaites sistēma būs miera stāvoklī, vai arī tā veic taisnu taisnu vienmērīgu kustību. Jebkuru sistēmu var nosacīti atzīt par nekustīgu, ja otra pārvietojas attiecībā pret to ar noteiktu ātrumu.
- Mehānikas vienādojumi nemainās arattiecībā uz koordinātu transformācijām pārejas gadījumā no vienas sistēmas uz otru. Ir iespējams aprakstīt vienu un to pašu parādību dažādās sistēmās, taču to fiziskais raksturs nemainīsies.
Problēmu risināšana
Pirmais piemērs.
Nosakiet, vai inerciālā atskaites sistēma ir: a) mākslīgs Zemes pavadonis; b) bērnu piesaiste.
Atbilde. Pirmajā gadījumā nav runas par inerciatskaites sistēma, jo satelīts gravitācijas ietekmē pārvietojas orbītā, tāpēc kustība notiek ar zināmu paātrinājumu.
Pievilcību arī nevar uzskatīt par inerciālu sistēmu, jo tās rotācijas kustība notiek ar zināmu paātrinājumu.
Otrais piemērs.
Ziņošanas sistēma ir cieši saistīta ar liftu.Kādās situācijās to var saukt par inerciālu? Ja lifts: a) nokrīt; b) vienmērīgi virzās uz augšu; c) strauji ceļas; d) vienmērīgi iet uz leju.
Atbilde. a) Brīvajā kritienā parādās paātrinājums, tāpēc atskaites sistēma, kas saistīta ar liftu, nebūs inerciāla.
b) Ar vienmērīgu lifta kustību sistēma ir inerciāla.
c) Pārvietojoties ar nelielu paātrinājumu, atskaites sistēma tiek uzskatīta par inerciālu.
d) Lifts pārvietojas lēni, tam ir negatīvs paātrinājums, tāpēc rāmi nevar saukt par inerciālu.
Secinājums
Visā tās pastāvēšanas laikācilvēce cenšas izprast dabā notiekošās parādības. Mēģinājumus izskaidrot kustības relativitāti veica Galileo Galilejs. Īzaks Ņūtons spēja iegūt inerces likumu, kas tika izmantots kā galvenais postulāts, veicot aprēķinus mehānikā.
Pašlaik pozicionēšanas sistēmāķermeņi ietver ķermeni, laika ierīci un koordinātu sistēmu. Atkarībā no tā, vai ķermenis ir kustīgs vai nekustams, vajadzīgajā laika posmā ir iespējams raksturot noteikta objekta stāvokli.
