Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Неинерциальные системы отсчета
Содержание:
- 11 мая 2023
- 10 минут
- 318
Ни для кого не секрет, что законы Ньютона могут быть выполнены лишь в инерциальных системах отсчета.
В таких системах законы Ньютона применяться не могут. Несмотря на это, законы динамики можно использовать и в условиях подобных систем в случае, если, кроме обусловленных взаимным воздействием тел друг на друга сил, будет введено понятие силы инерции.
Наряду с этим, силы инерции должны быть такими, чтобы в сумме с силами они придавали движению приведенного объекта ускорение , которым оно обладает в неинерциальных системах отсчета, таким образом:
.
По причине того, что , где является ускорением тела в инерциальной системе отсчета.
Силы инерции вызваны ускоренным движением системы отсчета относительно исследуемой системы, из-за чего, в общем случае, стоит учитывать следующие варианты возникновения данных сил:
- Силы инерции в условиях ускоренного поступательного движения системы отсчета.
- Силы инерции, оказывающие воздействие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета.
- Силы инерции, действующие на движущееся во вращающейся системе отсчета тело.
Рассмотрим приведенные случаи.
Силы инерции в условиях ускоренного поступательного движения системы отсчета
Силы инерции, оказывающие воздействие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета
Пускай диск равномерно вращается с угловой скоростью вокруг ортогональной (то есть перпендикулярной) ему оси, проходящей через его центр. На диске расположены маятники, на различных расстояниях от оси вращения и на нитях прикреплены шарики массой . Во время вращения диска, шарики отклоняются от вертикали на некоторый угол (рис. ).
Рисунок
Исходя из формулы, расположенной выше, можно заключить, что центробежная сила инерции, воздействующая на тела во вращающихся системах отсчета и направленная в сторону радиуса от оси вращения, обладает зависимостью от угловой скорости вращения системы отсчета и радиуса , однако не имеет зависимости от скорости тела относительно вращающихся систем отсчета. Таким образом, центробежная сила инерции во вращающихся системах отсчета оказывает влияние на любые удаленные от оси вращения на конечное расстояние объекты. При данном условии не имеет значения, покоятся ли они в подобной системе отсчета, как нами предполагалось до этих пор, или совершают движение относительно нее с некоторой скоростью.
Силы инерции, действующие на движущееся во вращающейся системе отсчета тело
Навигация по статьям