
- •19) Работа в поле тяготения. Потенциал в поле тяготения
- •20) Космическая скорость
- •Вычисление 1 косм. Скорости
- •Первая космическая скорость для Солнца
- •Вычисление 2 косм. Скорости
- •Эйлеровы силы инерции Движение в неинерциальной со Дважды продифференцировав по времени обе части равенства , получаем:
- •Примеры использования
- •Сила инерции на поверхности Земли
- •Общий подход к нахождению сил инерции
- •23) Основное уравнение мкт
- •Вывод основного уравнения мкт
- •Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы
Эйлеровы силы инерции Движение в неинерциальной со Дважды продифференцировав по времени обе части равенства , получаем:
(11),
где:
есть
ускорение тела в инерциальной СО, далее
называемое абсолютным ускорением.
есть
ускорение неинерциальной СО в инерциальной
СО, далее называемое переносным
ускорением.
есть
ускорение тела в неинерциальной СО,
далее называемое относительным
ускорением.
Существенно, что это ускорение зависит не только от действующей на тело силы, но и от ускорения системы отсчёта, в которой это тело движется, и потому при произвольном выборе этой СО может иметь соответственно произвольное значение.
Относительное
ускорение вполне реально[28] в
неинерциальной СО, поскольку разница
двух реальных величин по (11)
не
может быть не реальной.
Умножим обе части уравнения (11) на массу тела и получим:
(12)
В соответствии со вторым законом Ньютона, сформулированным для инерциальных систем, член слева является результатам умножения массы на вектор, определяемый в инерциальной системе, и потому с ним можно связать реальную силу:
.
Это сила, действующая на тело в первой
(инерциальной) СО, которая будет здесь
названа «абсолютной силой». Она продолжает
действовать на тело с неизменными
направлением и величиной в любой системе
координат.
Следующая сила, определяемая как:
(13)
по принятым для наименования происходящих движений правилам должна быть названа «переносной».
Важно,
что ускорение
в
общем случае никакого отношения к
изучаемому телу не имеет, поскольку
вызвано теми силами, которые действуют
лишь на тело, выбранное в качестве
неинерциальной системы отсчёта. Но
масса, входящая в выражение, есть масса
изучаемого тела. Ввиду искусственности
введения такой силы, её нужно считать
фиктивной силой.
Перенося выражения для абсолютной и переносной силы в левую часть равенства:
(14)
и применяя введённые обозначения, получаем:
(15)
Отсюда
видно, что вследствие ускорения в новой
системе отсчёта на тело действует не
полная сила
,
но лишь её часть
,
оставшаяся после вычитания из неё
переносной силы
так,
что:
(16)
тогда из (15) получаем:
(17)
по принятым для наименования происходящих движений эта сила должна быть названа «относительной». Именно эта сила вызывает движение тела в неинерциальной системе координат.
Полученный
результат в разнице между «абсолютной»
и «относительной» силами объясняется
тем, что в неинерциальной системе, кроме
силы
,
на тело дополнительно подействовала
некая сила
таким
образом, что:
(18)
Эта сила представляет собой силу инерции, применительно к движению тел в неинерциальных СО. Она никак не связана с действием реальных сил на тело.
Тогда из (17) и (18) получаем:
(19)
То есть, сила инерции в неинерциальной СО равна по величине и противоположна по направлению силе, вызывающей ускоренное движение этой системы. Она приложена к ускоряемому телу.
Сила эта не является по своему происхождению результатом действия окружающих тел и полей, и возникает исключительно за счёт ускоренного движения второй системы отсчёта относительно первой.
Все входящие в выражение (18) величины могут быть независимым друг от друга образом измерены, и поэтому поставленный здесь знак равенства означает не что иное, как признание возможности распространения ньютоновской аксиоматики при учёте таких «фиктивных сил» (сил инерции) и на движение в неинерциальных системах отсчёта, и потому требует экспериментального подтверждения. В рамках классической физики это действительно и подтверждается.[26]
Различие
между силами
и
состоит
лишь в том, что вторая наблюдается при
ускоренном движении тела в неинерциальной
системе координат, а первая соответствует
его неподвижности в этой системе.
Поскольку неподвижность есть лишь
предельный случай движения с малой
скоростью, принципиальной разницы между
этими фиктивными силами инерции нет.