16 Вопрос

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции в поступательно движущейся неинерциальной системе. Эквивалентность сил инерции и гравитационных сил.

Системы отсчета, которые движутся относительно инерциальной системы с ускорением, называются неинерциальными.

В неинерциальных системах законы Ньютона, вообще говоря, уже применять нельзя. Однако законы динамики можно применять и для них, если кроме сил, которые обусловленны воздействием тел друг на друга, ввести в рассмотрение понятие силы особого рода - так называемую силу инерции.

При учете сил инерции 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 (учитывая и силы инерции). При этом силы инерции Fin должны быть такими, чтобы вместе с силами F, обусловленными воздействием тел друг на друга, они сообщали телу ускорение а', каким оно обладает в неинерциальных системах отсчета, т. е.

Так как F=ma (a - ускорение тела в инерциальной системе отсчета), то

ma₀ – Сила инерции общ неравномерное постоянное движение

m[ ,r] - Сила инерции общ неравномерного времени

m r₁ - центростремительная сила инерции

-2m[ ,V] сила инерции Кариомета

1. НИСО не вращается =0

2. тело m покоится относительно НИСО V=0

3. [ , V]=0

Все тела

17 Вопрос

Силы инерции во вращающейся системе отсчета и их проявление. Сила Кориолиса.

ma₀ – Сила инерции общ неравномерное постоянное движение

m[ ,r] - Сила инерции общ неравномерного времени

m r₁ - центростремительная сила инерции

-2m[ ,V] - сила инерции Кориолиса

1. НИСО не вращается =0

2. тело m покоится относительно НИСО V=0

3. [ , V]=0

Все тела

Силы инерции, которые действуют на тела в неинерциальной системе отсчета, пропорциональны их массам и при прочих равных условиях сообщают этим телам одинаковые ускорения. Значит в поле сил инерции эти тела движутся абсолютно одинаково, если только одинаковы начальные условия. Тем же свойством обладают тела, которые находятся под действием сил поля тяготения.

Возможны условия, при которых 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 сил инерции от однородного поля тяготения.

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

18 Вопрос

Преобразование координат Галилея. Механический принцип относительности.

Классическая механика

Принцип относительности:

1. любая система отсчета, движущаяся по отношению к данной инерциальной системе отсчета с постоянной по величине и направлению скоростью, тоже будет инерциальной.

2. Законы природы проявляются совершенно одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчета.

3. Уравнения выражающие законы природы, инвариантны по отношению к преобразованиям координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой.

Преобразования Галилея

Ход времени не зависит от состояния движения системы

Дифференцируя по времени:

Формулы связывают скорости точки Р в обеих системах отсчета

(также с х и у)