Starożytni filozofowie próbowali zrozumieć istotę ruchu,zidentyfikować wpływ gwiazd i Słońca na ludzi. Ponadto ludzie zawsze próbowali zidentyfikować siły działające na materialny punkt w procesie jego ruchu, a także w momencie spoczynku.
Arystoteles uważał, że przy braku ruchu na ciało nie działają żadne siły. Spróbujmy dowiedzieć się, które układy odniesienia nazywamy inercyjnymi, podamy ich przykłady.
Trudno znaleźć coś takiego w życiu codziennym.stan. Prawie wszystkie rodzaje ruchu mechanicznego zakładają obecność sił obcych. Powodem jest siła tarcia, która uniemożliwia wielu przedmiotom opuszczenie ich pierwotnego położenia, wyjście ze stanu spoczynku.
Rozważenie przykładów układu inercjalnegolicząc, zauważamy, że wszystkie odpowiadają prawu 1 Newtona. Dopiero po jego odkryciu udało się wyjaśnić stan spoczynku, wskazać siły działające w tym stanie na organizm.
We współczesnej interpretacji wyjaśniaistnienie układów współrzędnych, względem których można uwzględnić brak sił zewnętrznych działających na punkt materialny. Z punktu widzenia Newtona inercyjne układy odniesienia to te, które pozwalają nam rozważyć zachowanie prędkości ciała przez długi czas.
Które układy odniesienia są inercyjne?Ich przykłady są omawiane na szkolnym kursie fizyki. Takie układy odniesienia są uważane za inercyjne, względem których punkt materialny porusza się ze stałą prędkością. Newton wyjaśnił, że każde ciało może znajdować się w podobnym stanie, o ile nie ma potrzeby przykładania do niego sił, które mogą zmienić ten stan.
W rzeczywistości prawo bezwładności nie jest spełnione we wszystkichprzypadkach. Analizując przykłady bezwładnościowych i nieinercyjnych układów odniesienia, rozważmy osobę trzymającą się poręczy w poruszającym się pojeździe. Przy gwałtownym hamowaniu samochodu osoba automatycznie porusza się względem pojazdu, pomimo braku siły zewnętrznej.
Okazuje się, że nie wszystkie przykłady inercjiukłady odniesienia odpowiadają sformułowaniu 1 prawa Newtona. Aby wyjaśnić prawo bezwładności, wprowadzono dopracowaną definicję układów odniesienia, w których jest ona doskonale wykonana.
Jakie układy odniesienia nazywamy inercyjnymi?Wkrótce będzie jasne. „Podaj przykłady bezwładnościowych układów odniesienia, w których spełnione jest 1 prawo Newtona” - podobne zadanie mają uczniowie, którzy wybrali fizykę jako egzamin w dziewiątej klasie. Aby poradzić sobie z tym zadaniem, konieczne jest zrozumienie inercyjnych i nieinercjalnych układów odniesienia.
Bezwładność wymaga zachowania spokoju lubjednolity, prostoliniowy ruch ciała, o ile ciało jest odizolowane. Ciała, które nie są połączone, nie wchodzą w interakcje i są od siebie oddalone, są uważane za „izolowane”.
Rozważ kilka przykładów układu inercjalnegoodliczanie. Jeśli weźmiemy pod uwagę gwiazdę w galaktyce jako układ odniesienia, a nie poruszający się autobus, spełnienie prawa bezwładności dla pasażerów trzymających się poręczy byłoby bezbłędne.
Podczas hamowania pojazd ten będzie poruszał się po linii prostej, dopóki nie zaczną na niego oddziaływać inne ciała.
Jakie przykłady bezwładnościowego układu odniesienia można podać? Nie powinny mieć żadnego związku z analizowanym ciałem, wpływać na jego bezwładność.
Dla takich systemów spełnione jest 1 prawoNiuton. W prawdziwym życiu trudno jest rozważyć ruch ciała w odniesieniu do bezwładnościowych układów odniesienia. Niemożliwe jest dotarcie do odległej gwiazdy, aby przeprowadzić z niej ziemskie eksperymenty.
Ziemię traktuje się jako warunkowe układy odniesienia, mimo że jest związana z umieszczonymi na niej obiektami.
Oblicz przyspieszenie bezwładnościoweodniesienie jest możliwe, jeśli weźmiemy pod uwagę powierzchnię Ziemi jako układ odniesienia. W fizyce nie ma matematycznego zapisu 1 prawa Newtona, ale to on jest podstawą wyprowadzenia wielu fizycznych definicji i terminów.
Czasami uczniom trudno jest zrozumieć kwestie fizycznezjawiska. Dziewiątym klasom oferuje się zadanie o następującej treści: „Jakie układy odniesienia nazywa się inercyjnymi? Podaj przykłady takich systemów. " Załóżmy, że wózek z piłką porusza się początkowo po płaskiej powierzchni ze stałą prędkością. Następnie porusza się po piasku, w wyniku czego kulka wprawiana jest w przyspieszony ruch, mimo że nie działają na nią żadne inne siły (ich całkowity efekt wynosi zero).
Istotę tego, co się dzieje, można wytłumaczyć tym, że w trakcieporuszając się po piaszczystej powierzchni układ przestaje być inercyjny, ma stałą prędkość. Przykłady inercyjnych i nieinercyjnych układów odniesienia wskazują, że ich przejście następuje w pewnym okresie czasu.
Kiedy nadwozie przyspiesza, jego przyspieszenie ma wartość dodatnią, a podczas hamowania wskaźnik ten staje się ujemny.
Ruch Ziemi względem gwiazd i Słońcaodbywa się po zakrzywionej trajektorii, która ma kształt elipsy. Układ odniesienia, w którym środek jest zrównany ze Słońcem, a osie są skierowane na określone gwiazdy, będzie uważany za inercyjny.
Zauważ, że każdy układ odniesienia tobędzie poruszać się prostoliniowo i równomiernie względem układu heliocentrycznego, jest inercyjne. Ruch krzywoliniowy jest wykonywany z pewnym przyspieszeniem.
Biorąc pod uwagę fakt, że Ziemia jest w ruchuwokół jego osi układ odniesienia, który jest powiązany z jego powierzchnią, porusza się względem heliocentrycznego z pewnym przyspieszeniem. W takiej sytuacji można stwierdzić, że układ odniesienia związany z powierzchnią Ziemi porusza się z przyspieszeniem względem układu heliocentrycznego, dlatego nie można go uznać za inercyjny. Jednak wartość przyspieszenia takiego układu jest na tyle mała, że w wielu przypadkach znacząco wpływa na specyfikę rozpatrywanych względem niego zjawisk mechanicznych.
Aby rozwiązać praktyczne problemy natury technicznej, zwykle uważa się, że układ odniesienia sztywno związany z powierzchnią Ziemi jest bezwładny.
Wszystkie bezwładnościowe układy odniesienia mają istotne znaczeniewłasność opisana przez zasadę względności. Jej istota polega na tym, że każde zjawisko mechaniczne w tych samych warunkach początkowych przebiega w ten sam sposób, niezależnie od wybranego układu odniesienia.
Równość ISO na zasadzie względności jest wyrażona w następujących postanowieniach:
Pierwszy przykład.
Określić, czy inercyjny układ odniesienia to: a) sztuczny satelita Ziemi; b) atrakcja dla dzieci.
Odpowiedź W pierwszym przypadku nie ma kwestii bezwładnościukładu odniesienia, ponieważ satelita porusza się po orbicie pod wpływem grawitacji, dlatego ruch następuje z pewnym przyspieszeniem.
Przyciągania również nie można uznać za układ bezwładnościowy, ponieważ jego ruch obrotowy następuje z pewnym przyspieszeniem.
Drugi przykład.
System raportowania jest silnie powiązany z windą.W jakich sytuacjach można to nazwać bezwładnością? Jeżeli winda: a) spada; b) porusza się równomiernie w górę; c) szybko rośnie; d) opada równomiernie.
Odpowiedź a) Podczas swobodnego spadania pojawia się przyspieszenie, więc układ odniesienia powiązany z windą nie będzie inercyjny.
b) Przy równomiernym ruchu windy system jest bezwładny.
c) Podczas ruchu z pewnym przyspieszeniem układ odniesienia jest uważany za inercyjny.
d) Winda porusza się powoli, ma ujemne przyspieszenie, więc ramy nie można nazwać inercyjną.
Przez cały okres swojego istnienialudzkość próbuje zrozumieć zjawiska zachodzące w przyrodzie. Próby wyjaśnienia względności ruchu podjął Galileo Galilei. Izaak Newton był w stanie wyprowadzić prawo bezwładności, które zostało użyte jako główny postulat podczas wykonywania obliczeń w mechanice.
Obecnie system pozycjonowaniaciała obejmują ciało, urządzenie do pomiaru czasu i układ współrzędnych. W zależności od tego, czy ciało jest ruchome, czy nieruchome, można scharakteryzować położenie określonego przedmiotu w odpowiednim przedziale czasu.
