21. Неінерціальні системи відліку. Сили інерції.
Закони Ньютона, як відомо, справедливі лише в тих системах відліку, які рухаються одні відносно одних прямолінійно і рівномірно. Такі системи відліку називаються інерціальними системами відліку. В таких системах відліку основним рівнянням руху матеріальної точки є рівняння, яке виражає другий закон Ньютона: F=ma
На практиці часто доводиться мати справу з системами відліку, які рухаються відносно інерціальних систем відліку з прискоренням. Такі системи відліку називаються неінерціальними. Матеріальна точка в неінерціальній системі відліку може рухатися прискорено під дією сил, виникнення яких не можна пояснити дією якихось окремих тіл. Ці сили називаються силами інерції.
Перший закон Ньютона в неінерціальних системах немає сенсу.
Оскільки в неінерціальних системах відліку крім сил взаємодії існують ще і сили інерції, то третій закон Ньютона настільки спотворюється, що і він втрачає чіткий фізичний зміст. Для сил інерції протидії не існує. Сили інерції зумовлені властивістю тіл зберігати стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.
Другий закон Ньютона в неінерціальних системах має вигляд:
ma=F+Fін.
де a – прискорення тіла, визначене в неінерціальній системі відліку, Fін. – сили інерції.
22. Сила тяжіння залежить від географічної широти . Причина такої залежності полягає в тому, що довільне тіло, яке перебуває в спокої відносно Землі, бере участь в її добовому обертанні, тому рухається навколо осі по колу, радіус якого . На тіло діє сила притягання і сила реакції , напрямлена під деяким кутом до . Рівнодійна цих сил надає тілу доцентрового прискорення
23. Принцип відносності — це фундаментальний фізичний принцип, що включає в себе такі постулати:
Існують інерційні системи відліку (СВ) — такі СВ в яких вільний рух (при якому на тіло не діє ніяка сила) відбувається рівномірно і прямолінійно
Всі закони природи однакові в інерційних СВ.
Відрізняють два принципи відносності:
принцип відносності Галілея, в якому робиться припущення що взаємодія між тілами відбувається миттєво. Цей принцип лежить в основікласичної механіки, з нього також випливає що час абсолютний — він протікає однаково у будь-якій СВ
принцип відносності Ейнштейна
Перетворення Галілея — назва перетворень у класичній механіці, згідно з якими змінюються значення фізичних величин при переході між різними інерційними системами відліку.
24. Постулати СТВ
1. Перший постулат (принцип відносності)
Всяка фізична теорія має бути незмінною математично для будь-якого інерціального спостерігача
Жодна з властивостей Всесвіту не може змінитись, якщо спостерігач змінить стан руху. Закони фізики залишаються однаковими для усіх інерціальних систем відліку.
2. Другий постулат (інваріантність швидкості світла)
Швидкість світла у вакуумі є однаковою для всіх інерціальних спостерігачів в усіх напрямах і не залежить від швидкості джерела випромінювання. Разом з першим постулатом, цей другий постулат еквівалентний тому твердженню, що світло не потребує жодного середовища (такого як ефір) для розповсюдження.
25. Наслідки з перетворень Лоренца
* Відносність поняття одночасності: події одночасні в одній системі виявляються неодночасними в іншій.
* Скорочення довжин: довжина стержня, який рухається виявляється меншою за довжину стержня, який перебуває у стані спокою.
* Власний час менший за час, визначений за годинником, який рухається відносно тіла.
26. Специальная теория относительности – это новое учение о пространстве и времени, пришедшее на смену классическим представлениям. В основе СТО лежит положение, согласно которому никакая энергия, никакой сигнал не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. При этом скорость света в вакууме постоянна и не зависит от направления распространения. Это положение принято формулировать в виде двух постулатов Эйнштейна – принципа относительности и принципа постоянства скорости света.
Область применения законов классической механики ограничена скоростью движения материального объекта: если скорость тела соизмерима со скоростью света, то необходимо использовать релятивистские формулы. Таким образом, скорость света в вакууме является критерием, определяющим границу применимости классических законов, т.к. она является максимальной скоростью передачи сигналов.
Зависимость массы движущегося тела от скорости движения определяется соотношением
Релятивистский импульс тела и соответственно уравнение динамики его движения
Изменение скорости в релятивистской механике влечет за собой изменение массы, а, следовательно, и полной энергии:
В СТО выполняется закон сохранения релятивистской массы и энергии: изменение полной энергии тела сопровождается эквивалентным изменением ее массы:
Физический
смысл этого соотношения заключается
в следующем: существует принципиальная
возможность перехода материальных
объектов, имеющих массу покоя, в
электромагнитное излучение, не имеющее
массы покоя; при этом выполняется закон
сохранения энергии. Это соотношение
является важнейшим для ядерной физики
и физики элементарных частиц.
В
релятивистской динамике значение
кинетической энергии Ek определяется
как разность энергий движущегося E и
покоящегося E0 тела:
При v
<< c уравнение
(5.15) переходит
в классическое выражение
Из
формул (5.13) и (5.11) найдем релятивистское
соотношение между полной энергией и
импульсом тела: 
27. Відповідно до сучасних уявлень, класична механіка має свою область застосування: її закони виконуються для відносно повільних рухів тіл, швидкість яких багато менше швидкості світла.
Кінематика
V=
швидкість
при поступальному русі
Х=Х0±V*t знаходження координати
S=x-x0=V*t
a=
=
x=
x0±V0±
S=x-x0= V0*
V=gt
h=
h=
S=
=
τ+
n
an=
a=
Законы
Ньютона
1.
2.
3.
Кінематика обертального руху
1)
3)
4)Кутове
прискорення
5)
Мом инерц
6)Мом
импул
Диск |
|
Обруч |
|
Куля |
|
Стержень |
|
Момент
сили
1)
2)
3)
4)
Гідростатика
P=
– закон Паскаля
p=
Fa=
– закон Архімеда
Гідродинаміка
SV – const – теор про нерозривність струменя
Рівняння Бернулі
p+
+
=const,
p+
- статичний тиск
V=
- швидкість витоку рідини з отвору
Fреакт=2
Перетворення координат Галілея:
x=x’+V0t
y=y’
z=z’
t=t’;
V=V’+V0
Кінематика СТВ:
Одночасність подій в різних системах відліку
x=
;
y=y’;z=z’; t=
Довжина тіл в різних системах відліку
l=l0
,
l<l0
Тривалість подій
τ= 
Релятивійський закон додавання швидкостей
V=
Релятивійська динаміка
Залежність маси від швидкості
m=
p=mV;
Пропорц. маси та енергії
Wпов.=m
Wспок.=m0
Wкін= Wпов.- Wспок.