Неинерциальные системы отсчета. Фиктивные силы. Центробежная сила.
Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, в которой не выполняется первый закон Ньютона — «закон инерции», говорящий о том, что каждое тело, в отсутствие действующих на него сил, движется по прямой и с постоянной скоростью. Всякая система отсчета, движущаяся с ускорением или поворачивающаяся относительно инерциальной, является неинерциальной. Второй закон Ньютона также не выполняется в неинерциальных системах отсчёта. Для того, чтобы уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта по форме совпадало с уравнением второго закона Ньютона, дополнительно к «обычным» силам, действующим в инерциальных системах, вводят силы инерции.
Фиктивные силы
Реальные силы, которые совершают работу, а фиктивные — те, которые работы не совершают.
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.
Центробежная сила.
Относительно
системы отсчета, связанной с вращающимся
диском, шарик покоится, что возможно,
если сила F уравновешивается равной и
противоположно направленной ей силой
Fц, которая является
ничем иным, как силой инерции, так как
на шарик никакие другие силы не действуют.
Сила Fц, называемая
центробежной силой
инерции, направлена по горизонтали
от оси вращения диска и равна
(27.3)
Действию центробежных сил инерции подвергаются, например, пассажиры в движущемся транспорте на поворотах
Из формулы (27.3) 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.
Степени свободы.(есть в тет , посмотреть картинки)
Степени свободы – это количество независимых координат, необходимых для того, чтобы описать положение тел в пространстве.
Примеры
Простейшая механическая система — материальная точка в трёхмерном пространстве — обладает тремя степенями свободы, так как её состояние полностью описывается тремя пространственными координатами.
Абсолютно твёрдое тело обладает шестью степенями свободы, так как для полного описания положения такого тела достаточно задать три координаты центра масс и три угла, описывающих ориентацию тела (эти величины известны в быту как «наклон, подъём, поворот», в авиации их называют «крен, тангаж, рыскание»).
Реальные тела обладают огромным числом степеней свободы (порядка числа частиц, из которых состоит тело). Однако в большинстве ситуаций оказывается, что наиболее важны лишь несколько «коллективных» степеней свободы, характеризующих движение центра масс тела, вращение тела, его деформацию, его макроскопические колебания. Остальные же — микроскопические — степени свободы не заметны по отдельности, а воспринимаются сразу все вместе, как, например, температура и давление.
Точка, двигаясь в сфере обладает 2-мя степенями свободы. L^2=(x1-x2)^2+(y1-y2)^2+(z1-z2)^2
Если есть система из 3 точек, 6 степеней свободы=9(свобод)-3(несвоб) и кол-во возможных видов движения=3
Вращательные степени свободы: например, поезд 1-поступательная, 1-вращательная. Движение можно разложить на оси перемещения и оси вращения.