Основы динамики

Размещено на http://www.allbest.ru//

Тема: Основы динамики



Если кинематика это раздел механики, в котором описываются и изучаются движения без исследования причин, их вызывающих, то динамика рассматривает движение с другой стороны.

Динамика - раздел механики, в котором выясняются причины, по которым может меняться характер движения тел.

В основе классической динамики лежат три закона Ньютона.

Любое материальное тело испытывает воздействие со стороны окружающих его тел. В то же время оно само воздействует на окружающие его тела. Иными словами тела взаимодействуют между собой.

Количественной мерой взаимодействия является сила.

Сила - векторная величина. Чтобы определить силу, надо указать ее величину, направление действия, тело, к которому сила приложена и точку приложения.

Все тела обладают свойством инертности.

Инертность состоит в способности тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения (сохранять неизменной скорость, которой они обладают).

Инертность различных тел различна.

Количественной мерой инертности является масса тела.

Единицей измерения массы является килограмм. Это основная единица, представленная массой международного прототипа килограмма (эталоном).

Наблюдения и опыт показывают, что скорость любого тела изменяется только при действии на него других тел (при действии силы). Неизменность скорости возможно только при условии, что ускорение равно нулю.

Галилеем на рубеже XVI-XVII века был установлен закон:

Если на тело не действуют никакие другие тела, то тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения.

В конце XVII века Ньютон включил его в свои законы механики в качестве первого закона, назвав его законом инерции.

Закон инерции гласит:

Если на тело не действуют другие тела, то оно находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, относительно инерциальной системы отсчета.

Из этого закона следует, что причиной изменения скорости является сила.

Второй закон Ньютона отвечает на вопрос о том, как движется тело под действием силы. Поскольку скорость может меняться только при наличии ускорения, а причиной изменения является сила, то сила является причиной возникновения ускорения.

Закон гласит:

Ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом) в инерциальной системе отсчета, пропорционально действующей на точку силе, обратно пропорционально массе материальной точки и по направлению совпадает с силой.

Единица измерения силы - ньютон (Н):

В первом и втором законах рассматривается только одно тело. Но силы возникает только при наличии двух взаимодействующих тел, и являются мерой этого взаимодействия.

Третий закон рассматривает оба взаимодействующих тела.

Закон гласит:

Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти тела.



Взаимодействие может осуществляться при непосредственном соприкосновении. Оно в таком случае сопровождается изменением формы и объема взаимодействующих тел - деформациями. Возникающие при этом силы, называются силами упругости.

Взаимодействие может осуществляться на расстоянии. В таком случае говорят о наличии силового поля. Одним из таких полей является поле тяготения, а возникающие в нем силы называются силами тяжести.

При непосредственном соприкосновении тел кроме сил упругости возникают силы другого типа, называемые силами трения. Они характерны тем, что препятствуют движению одного трущегося тела относительно другого или препятствуют самому возникновению этого движения.

Сила тяжести, к действию которой в земных условиях мы привыкли, обусловлена притяжением (действием поля тяготения) Земли. Количественно ее определяют по формуле:

g - ускорение свободного падения;

m - масса рассматриваемого тела;

То, что для всех тел, на которые действуют только силы тяжести, возникающее при этом ускорение одинаково и равно g, установил Галилей.

Сила тяжести приложена к центру масс тела и направлена вниз по отвесной линии.

Силы упругости возникают в результате взаимодействия тел, которые при этом деформируются.

Установлено, что упругая сила пропорциональна смещению частиц из положения равновесия, происходящему при деформировании тела, и направлена к положению равновесия.

Первым установил эту зависимость современник Ньютона Роберт Гук и известна в физике как закон Гука.

х - величина упругой информации;

k - жесткость тела;

Жесткость имеет размерность [Н/м]. Она зависит не только от материала тела, но и от формы, которую это тело имеет.

Сила трения скольжения препятствует движению одного трущегося тела относительно другого и действует, когда такое движение (скольжение) происходит. Она направлена по касательной к трущимся поверхностям в сторону, противоположную движению данного тела относительно другого и зависит от состояния трущихся поверхностей и прижимающего давления.

N - сила нормального давления, прижимающая трущиеся поверхности друг к другу;

Сила трения покоя. Для того, чтобы одно трущееся тело начало двигаться относительно другого, необходимо приложить некоторое усилие. Если усилие будет меньше требуемого, движение не начнется. Это означает, что приложенное усилие компенсируется какой-то силой. Это сила трения покоя.

Сила трения покоя возникает при появлении силы, стремящейся вызвать скольжение одного тела по другому.

Сила трения покоя равна по величине и противоположна по направлению внешней силе.

Сила трения покоя увеличивается с ростом внешней силы до определенного предела, после достижения которого начинается скольжение.

Предельная сила трения покоя во многих случаях превышает силу трения скольжения.

Сила трения качения. Если тело имеет форму, которая позволяет его катить по поверхности другого тела, то возникает сила трения качения.

Сила трения качения меньше силы трения скольжения.

Возникновения трения качения обусловлено деформацией поверхностей обоих тел из-за чего катящееся тело как бы вкатывается на горку. В то же время происходит отрыв ранее находившихся в контакте участков одной поверхности от другой.

Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Если во второй закон Ньютона вместо ускорения подставить его значение

то можно получить выражение:

Импульс тела - величина векторная. Разность, стоящая в правой части полученного выражения - это изменение импульса тела.

- импульс силы. Он количественно характеризует степень воздействия силы на тело.

Полученное таким образом выражение отражает связь между воздействием силы на тело и изменением состояния тела:

изменение импульса тела равно импульсу силы, действовавшей на тело.

Если импульс силы равен нулю, то импульс тела остается постоянным.

Замкнутой (изолированной) системой тел называют совокупность из двух или более тел, если они взаимодействуют между собой и не взаимодействуют с другими телами.

Силы, с которыми взаимодействуют тела системы между собой, называют внутренними силами.

Силы, которые могут действовать со стороны тел не входящих в систему, называются внешними силами.

В реальности замкнутых систем не существует. Это идеальная модель. Однако возможны ситуации, когда систему тел с некоторыми оговорками можно считать замкнутой:

внешние силы компенсируются;

внешние силы намного меньше внутренних.

Силы, с которыми взаимодействуют два изолированных тела, подчиняются третьему закону Ньютона. Следовательно:



Этот вывод верен для изолированной системы, состоящей из любого количества тел, и является сутью закона сохранения импульса:

Полный вектор импульса замкнутой системы тел с течением времени не меняется.

Закон всемирного тяготения, поле тяготения

Фундаментальным законом механики является закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном.

Закон гласит:

Две любые материальные точки, притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих точек и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Эта сила направлена по прямой, соединяющей точки.

G - гравитационная постоянная, ее величина установлена опытным путем и составляет;

r - расстояние между ними;

Для всех тел, находящихся вблизи поверхности Земли этот закон может быть записан в виде:

МЗ и RЗ - масса и радиус Земли соответственно.

Если подставить численное значение всех констант и произвести подсчет, то обнаружится, что

Это позволяет сделать важный вывод, который состоит в том, что второй закон Ньютона при определении силы тяжести и закон всемирного тяготения дают одинаковые результаты. динамика ньютон инертность

Таким образом, величина g определятся только параметрами Земли. Она численно равна силе, с которой Земля притягивает к себе тело единичной массы, находящееся вблизи земной поверхности.

Рассматривая природу силы тяжести можно придти к следующему выводу:

свойства тел не локализованы там, где находится их центр масс, а распределены в пространстве, окружающем тела и образуют силовое поле;

силовые поля обладают всеми свойствами материи и являются формой существования материи;

g - величина, которую принято называть ускорение свободного падения, - это силовая характеристика гравитационного поля Земли, которую в теории поля называют напряженностью гравитационного поля.

Поскольку распределение масс внутри Земли неравномерно, а ее истинная форма не является сферической и ее рельеф неоднороден, величина g в различных точках Земли различна, хотя при решении задач, не требующих высокой точности расчетов, этим различием обычно пренебрегают.

Вес, взвешивание, невесомость, свободное падение.

Притяжение Земли заставляет тело действовать на подставку, на которой оно лежит, или на подвес, к которому оно прикреплено.

Сила, с которой тело, покоящееся относительно Земли, действует на подставку или подвес называется весом тела (Р)

Под действием тела на опору возникает деформация сжатия опоры и сила упругости (N) в соответствие с третьим законом Ньютона воздействует на тело.

Под действием тела на подвес возникает деформация растяжения подвеса и сила упругости (N) воздействует на тело.

Сила, с которой связь (опора или подвес) действует на тело, называется реакцией связи. (N)

Действие реакции связи компенсирует действие силы тяжести и тело оказывается в состоянии равновесия.

Тело, подвешенное на пружине так, что оно покоится по отношению к Земле, действует на пружину с силой, равной своему весу. По третьему закону Ньютона пружина действует на тело с такой же силой. Она может быть определена по величине деформации пружины. Таким образом, подвешивая тело на пружину, мы можем произвести его взвешивание. Этот принцип измерения силы реализуется в пружинном динамометре.

Поскольку вес - сила, приложенная к связи, то отсутствие связи приводит к тому, что вес исчезает (состояние невесомости). При этом тело, находясь под действием только силы тяжести (считаем, что сопротивление воздуха отсутствует), должно придти в движение с постоянным ускорением g. Такое движение называется свободным падением. Оно является частным случаем равномерно-ускоренного движения.

Если сообщить телу некоторую начальную скорость в вертикальном направлении вверх, считая при этом, что сопротивление воздуха отсутствует, то оно будет находиться под действием постоянной силы тяжести, направленной против движения. Такое тело будет двигаться равномерно-замедленно и тоже с постоянным ускорением g.

Динамика тел, движущихся с ускорением.

Есть много случаев, когда тело вместе с опорой приобретает ускорение. Например, при подъеме и опускании грузов.

Чтобы для такого случая определить реакцию связи N, нужно записать второй закон Ньютона для тела, лежащего на опоре.

В случае, когда подъемник движется с ускорением вниз, проекция уравнения на ось, имеющую то же направление, что и ускорение, с которым движется подъемник, будет иметь вид:

Таким образом, при подъеме груза с ускорением вес тела превышает силу тяжести. Это явление носит название перегрузки.

В случае, когда подъемник движется с ускорением вниз, проекция уравнения на ось, имеющую то же направление, что и ускорение, с которым движется подъемник, будет иметь вид:



Таким образом, при опускании груза с ускорением вес тела меньше силы тяжести (состояние частичной невесомости).

Рассмотренная ситуация возникает при работе с крановым и лифтовым оборудованием в начале и конце подъема (опускания) груза.

Практический интерес представляет случай движения по выпуклому или вогнутому мосту. Поскольку каждая точка такого моста имеет определенный радиус кривизны, то можно считать известным и ускорение, с которым движется объект, поскольку это центростремительное ускорение.

Второй закон Ньютона для этого случая будет иметь вид:

Определять реакцию связи будем для наиболее простого случая, когда объект проходит наивысшую точку моста, поскольку в этом случае ускорение направлено по вертикали.

В случае выпуклого моста ось, на которую будет проектироваться приведенное выше уравнение, по направлению совпадает с направлением ускорения и, значит, с направлением действия силы тяжести.



Нагрузка на конструкции выпуклого моста при прохождении по нему техники оказывается меньше силы тяжести движущегося по нему объекта и тем меньше, чем больше кривизна моста и скорость движения объекта. (кривизна линии тем больше, чем меньше радиус кривизны R)

В случае вогнутого моста (Рис.5б) ось, на которую проектируется приведенное выше уравнение, как и в предыдущем случае, будет иметь то же направление, что и вектор ускорения, но оно будет противоположно направлению действия силы тяжести.

Нагрузка на конструкции вогнутого моста при прохождении по нему техники оказывается больше силы тяжести движущегося объекта.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции

Неинерциальной системой отсчёта называется система, движущаяся ускоренно относительно инерциальной.

Законы Ньютона справедливы только в инерциальных системах отсчета. Поэтому все рассматриваемые до сих пор вопросы относились к инерциальным системам. Однако на практике часто приходится иметь дело с неинерциальной системой отсчёта. Выясним, как должен записываться основной закон динамики в таких системах. Рассмотрим в начале движение материальной точки в инерциальной системе отсчёта:

Введём кроме неё неинерциальную систему отсчёта и договоримся первую называть неподвижной, а вторую подвижной:

На основании теоремы сложения ускорений:

Отсюда перепишем:

Мы видим, что в неинерциальной системе отсчёта ускорение точки определяется не только силой и массой m, но и характером движения самой подвижной системы отсчёта.

;

.

- фиктивные силы (они не обусловлены взаимодействием тел, а связаны с ускоренным движением неинерциальной системы относительно инерциальной) или силы инерции.

В инерциальных системах отсчёта единственной причиной ускоренного движения материальной точки являются силы, действующие со стороны материальных тел. В неинерциальных системах причиной ускоренного движения являются и силы инерции, не связанные ни с каким взаимодействием.

Необходимо подчеркнуть, что на точку, находящуюся в подвижной системе координат, силы инерции оказывают реальное действие, так как они входят в уравнение движения. Пример: движение человека в вагоне, при движении вагона с постоянной скоростью.

,

.

Пусть теперь вагон замедляет свой ход:

.

Таким образом, введение сил инерции приводит к удобной формулировке основных законов механики в относительном движении и придаёт им некоторую наглядность.

Рассмотрим два частных случая.

Пусть материальная точка совершает равномерное прямолинейное движение относительно движущейся системы координат, тогда с учетом получим:

.

Таким образом, реальные силы уравновешиваются силами инерции.

Пусть материальная точка находится в покое по отношению к подвижной системе координат: .



Тогда ,

Как уже отмечалось, законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальной системы с ускорением, называются неинерциальными. В неинерциальных системах законы Ньютона, вообще говоря, уже несправедливы. Однако законы динамики можно применять и для них, если кроме сил, обусловленных воздействием тел друг на друга, ввести в рассмотрение силы особого рода - так называемые силы инерции.

Если учесть силы инерции, то второй закон Ньютона будет справедлив для любой системы отсчета: произведение массы тела на ускорение в рассматриваемой системе отсчета равно сумме всех сил, действующих на данное тело (включая и силы инерции). Силы инерции ин при этом должны быть такими, чтобы вместе с силами , обусловленными воздействием тел друг на друга, они сообщали телу ускорение , каким оно обладает в неинерциальных системах отсчета, т. е.

(1)

Так как ( - ускорение тела в инерциальной системе отсчета), то

Силы инерции обусловлены ускоренным движением системы отсчета относительно измеряемой системы, поэтому в общем случае нужно учитывать следующие случаи проявления этих сил:

1) силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета;

2) силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета;

3) силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета.

Рассмотрим эти случаи.

1. Силы инерции при ускоренном поступательном движение системы отсчета. Пусть на тележке к штативу на нити подвешен шарик массой т (рис. 40). Пока тележка покоится или движется равномерно и прямолинейно, нить, удерживающая шарик, занимает вертикальное положение и сила тяжести уравновешивается силой реакции нити .

Если тележку привести в поступательное движение с ускорением , то нить начнет отклоняться от вертикали назад до такого угла , пока результирующая сила + не обеспечит ускорение шарика, равное . Таким образом, результирующая сила направлена в сторону ускорения тележки . и для установившегося движения шарика (шарик теперь движется вместе с тележкой с ускорением .) равна , откуда

,



т. е. угол отклонения нити от вертикали тем больше, чем больше ускорение тележки.

Относительно системы отсчета, связанной с ускоренно движущейся тележкой, шарик покоится, что возможно, если сила уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой , которая является ничем иным, как силой инерции, так как на шарик никакие другие силы не действуют. Таким образом,

(2)

Проявление сил инерции при поступательном движении наблюдается в повседневных явлениях. Например, когда поезд набирает скорость, то пассажир, сидящий по ходу поезда, под действием силы инерции прижимается к спинке сиденья. Наоборот, при торможении поезда сила инерции направлена в противоположную сторону и пассажир удаляется от спинки сиденья. Особенно эти силы заметны при внезапном торможении поезда. Силы инерции проявляются в перегрузках, которые возникают при запуске и торможении космических кораблей.

2. Силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета. Пусть диск равномерно вращается с угловой скоростью () вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр. На диске, на разных расстояниях от оси вращения, установлены маятники (на нитях подвешены шарики массой m). При вращении маятников вместе с диском шарики отклоняются от вертикали на некоторый угол.

В инерциальной системе отсчета, связанной, например, с помещением, где установлен диск, шарик равномерно вращается по окружности радиусом R (расстояние от центра вращающегося шарика до оси вращения). Следовательно, на него действует сила, модуль которой равен и направлена сила перпендикулярно оси вращения диска. Она является равнодействующей силы тяжести и силы натяжения нити : +. Когда движение шарика установится, то , откуда

,

т. е. углы отклонения нитей маятников будут тем больше, чем больше расстояние R от центра шарика до оси вращения диска и чем больше угловая скорость вращения .

Относительно системы отсчета, связанной с вращающимся диском, шарик покоится, что возможно, если сила уравновешивается равной и противоположно направленной ей силой , которая является ничем иным, как силой инерции, так как на шарик никакие другие силы не действуют. Сила , называемая центробежной силой инерции, направлена по горизонтали от оси вращения диска и её модуль равен

(3)

Действию центробежных сил инерции подвергаются, например, пассажиры в движущемся транспорте на поворотах, летчики при выполнении фигур высшего пилотажа; центробежные силы инерции используются во всех центробежных механизмах: насосах, сепараторах и т. д., где они достигают огромных значений. При проектировании быстро вращающихся деталей машин (роторов, винтов самолетов и т. д.) принимаются специальные меры для уравновешивания центробежных сил инерции.

Из формулы (3) вытекает, что центробежная сила инерции, действующая на тела во вращающихся системах отсчета в направлении радиуса от оси вращения, зависит от угловой скорости вращения системы отсчета и радиуса R, но не зависит от скорости тел относительно вращающихся систем отсчета. Следовательно, центробежная сила инерции действует во вращающихся системах отсчета на все тела, удаленные от оси вращения на конечное расстояние, независимо от того, покоятся ли они в этой системе (как мы предполагали до сих пор) или движутся относительно нее с какой-то скоростью.

3. Силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета. Пусть шарик массой т движется с постоянной скоростью вдоль радиуса равномерно вращающегося диска (). Если диск не вращается, то шарик, направленный вдоль радиуса, движется по радиальной прямой и попадает в точку А, если жеу диск привести во вращение в направлении, указанном стрелкой, то шарик катится по кривой ОВ, причем его скорость относительно диска изменяет свое направление. Это возможно лишь тогда, если на шарик действует сила, перпендикулярная скорости .

Для того чтобы заставить шарик катиться по вращающемуся диску вдоль радиуса, используем жестко укрепленный вдоль радиуса диска стержень, на котором шарик движется без трения равномерно и прямолинейно со скоростью .

При отклонении шарика стержень действует на него с некоторой силой . Относительно диска (вращающейся системы отсчета) шарик движется равномерно и прямолинейно, что можно объяснить тем, что сила уравновешивается приложенной к шарику силой инерции , перпендикулярной скорости . Эта сила называется кориолисовой силой инерции.

Можно показать, что сила Кориолиса

(4)

динамика трение ньютон отсчет

Вектор перпендикулярен векторам скорости тела и угловой скорости вращения системы отсчета в соответствии с правилом правого винта.

Сила Кориолиса действует только на тела, движущиеся относительно вращающейся системы отсчета, например, относительно Земли. Поэтому действием этих сил объясняется ряд наблюдаемых на Земле явлений. Так, если тело движется в северном полушарии на север, то действующая на него сила Кориолиса, как это следует из выражения (4), будет направлена вправо по отношению к направлению движения, т. е. тело несколько отклонится на восток. Если тело движется на юг, то сила Кориолиса также действует вправо, если смотреть по направлению движения, т. е. тело отклонится на запад. Поэтому в северном полушарии наблюдается более сильное подмывание правых берегов рек; правые рельсы железнодорожных путей по движению изнашиваются быстрее, чем левые, и т. д. Аналогично можно показать, что в южном полушарии сила Кориолиса, действующая на движущиеся тела, будет направлена влево по отношению к направлению движения.

Благодаря силе Кориолиса падающие на поверхность Земли тела отклоняются к востоку (на широте 60° это отклонение должно составлять 1 см при падении с высоты 100 м). С силой Кориолиса связано поведение маятника Фуко, явившееся в свое время одним из доказательств вращения Земли. Если бы этой силы не было, то плоскость колебаний качающегося вблизи поверхности Земли маятника оставалась бы неизменной (относительно Земли). Действие же сил Кориолиса приводит к вращению плоскости колебаний вокруг вертикального направления.

Раскрывая содержание в формуле (1), получим основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета:

,

где силы инерции задаются формулами (2) - (4).

Обратим еще раз внимание на то, что силы инерции вызываются не взаимодействием тел, а ускоренным движением системы отсчета. Поэтому они не подчиняются третьему закону Ньютона, так как если на какое-либо тело действует сила инерции, то не существует противодействующей силы, приложенной к данному телу. Два основных положения механики, согласно которым ускорение всегда вызывается силой, а сила всегда обусловлена взаимодействием между телами, в системах отсчета, движущихся с ускорением, одновременно не выполняются.

Для любого из тел, находящихся в неинерциальной системе отсчета, силы инерции являются внешними; следовательно, здесь нет замкнутых систем. Это означает, что в неинерциальных системах отсчета не выполняются законы сохранения импульса, энергии и момента импульса. Таким образом, силы инерции действуют только в неинерциальных системах. В инерциальных системах отсчета таких сил не существует.

Возникает вопрос о «реальности» или «фиктивности» сил инерции. В ньютоновской механике, согласно которой сила есть результат взаимодействия тел, на силы инерции можно смотреть как на «фиктивные», «исчезающие» в инерциальных системах отсчета. Однако возможна и другая их интерпретация. Так как взаимодействия тел осуществляются посредством силовых полей, то силы инерции рассматриваются как воздействия, которым подвергаются тела со стороны каких-то реальных силовых полей, и тогда их можно считать «реальными». Независимо от того, рассматриваются ли силы инерции в качестве «фиктивных» или «реальных», многие явления, о которых упоминалось в настоящем параграфе, объясняются с помощью сил инерции.

Силы инерции, действующие на тела в неинерциальной системе отсчета, пропорциональны их массам и при прочих равных условиях сообщают этим телам одинаковые ускорения. Поэтому в «поле сил инерции» эти тела движутся совершенно одинаково, если только одинаковы начальные условия. Тем же свойством обладают тела, находящиеся под действием сил поля тяготения.

При некоторых условиях силы инерции и силы тяготения невозможно различить. Например, движение тел в равноускоренном лифте происходит точно так же, как и в неподвижном лифте, висящем в однородном поле тяжести. Никакой эксперимент, выполненный внутри лифта, не может отделить однородное поле тяготения от однородного поля сил инерции.

Аналогия между силами тяготения и силами инерции лежит в основе принципа эквивалентности гравитационных сил и сил инерции (принципа эквивалентности Эйнштейна): все физические явления в поле тяготения происходят совершенно так же, как и в соответствующем поле сил инерции, если напряженности обоих полей в соответствующих точках пространства совпадают, а прочие начальные условия для рассматриваемых тел одинаковы. Этот принцип является основой общей теории относительно.



Вывод

Наблюдения и опыт показывают, что скорость любого тела изменяется только при действии на него других тел (при действии силы). Неизменность скорости возможно только при условии, что ускорение равно нулю. Взаимодействие может осуществляться на расстоянии. В таком случае говорят о наличии силового поля. Одним из таких полей является поле тяготения, а возникающие в нем силы называются силами тяжести. Сила тяжести приложена к центру масс тела и направлена вниз по отвесной линии.Силы упругости возникают в результате взаимодействия тел, которые при этом деформируются.Неинерциальной системой отсчёта называется система, движущаяся ускоренно относительно инерциальной.

Законы Ньютона справедливы только в инерциальных системах отсчета. Поэтому все рассматриваемые до сих пор вопросы относились к инерциальным системам. Однако на практике часто приходится иметь дело с неинерциальной системой отсчёта. Выясним, как должен записываться основной закон динамики в таких системах. Рассмотрим в начале движение материальной точки в инерциальной системе отсчёта. В инерциальных системах отсчёта единственной причиной ускоренного движения материальной точки являются силы, действующие со стороны материальных тел. В неинерциальных системах причиной ускоренного движения являются и силы инерции, не связанные ни с каким взаимодействием. Как уже отмечалось, законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета. Системы отсчета, движущиеся относительно инерциальной системы с ускорением, называются неинерциальными. В неинерциальных системах законы Ньютона, вообще говоря, уже несправедливы. Однако законы динамики можно применять и для них, если кроме сил, обусловленных воздействием тел друг на друга, ввести в рассмотрение силы особого рода - так называемые силы инерции. Благодаря силе Кориолиса падающие на поверхность Земли тела отклоняются к востоку (на широте 60° это отклонение должно составлять 1 см при падении с высоты 100 м). С силой Кориолиса связано поведение маятника Фуко, явившееся в свое время одним из доказательств вращения Земли. Если бы этой силы не было, то плоскость колебаний качающегося вблизи поверхности Земли маятника оставалась бы неизменной (относительно Земли). Действие же сил Кориолиса приводит к вращению плоскости колебаний вокруг вертикального направления.

Размещено на Allbest.ru

...