Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Перегрузки. Центробежная сила инерции. Зависимость веса тела от широты местности. Центрифуги. Сила Кориолиса.
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.
Перегрузки в центре масс — отношение n результирующей силы R (сумма тяги и аэродинамической силы, см. Аэродинамические силы и моменты) к произведению массы летательного аппарата m на ускорение свободного падения g: n = R/mg
Центробежная сила инерции возникает, когда тело под действием центростремительной силы - причины изменяет направление своего движения, при этом сохраняется энергия тела. Эта сила действует всегда только в одном направлении - от центра вращения.
Центрифу́га — устройство, (машина или прибор), служащее для разделения сыпучих тел или жидкостей различного удельного веса и отделения жидкостей от твёрдых тел путем использования центробежной силы. При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом — ближе к оси вращения.
Силой Кориолиса называется сила инерции, связанная с неинерциальной системой отсчета, которая была описана французским инженером-математиком Густавом-Гаспаром Кориолисом в 1835 году. Кориолис показал, что при использовании традиционных Ньютоновских законов движения тел во вращающихся системах отсчета уравнения движения должны быть дополнены специальной силой инерции, которая направлена вправо по отношению к перемещению тела, если вращение системы отсчета направлено против часовой стрелки, и влево в противном случае. Действие силы Кориолиса проявляется в наблюдаемом отклонении пути тела, перемещающегося во вращающейся системе координат. Конечно, в действительности это не тело отклоняется от своего пути, а мы просто фиксируем результат движения системы координат.
Движения тела с переменной массой. Реактивное движение. Формула Циолковского. Уравнение Мещерского.
В каждый момент времени можно считать, что это тело либо является материальной точкой, либо все его части имеют одинаковую скорость v. С течением времени от тела непрерывно отделяются некоторые (бесконечно) малые его части, причем каждая со своей независимой скоростью v'; либо, наоборот, к телу непрерывно добавляются новые малые части, которые до «прилипания» имели свою скорость v' (возможно и то и другое). Таким образом, при движении тела меняется не только его скорость v = v(t), но и масса m = m(t), причем известна скорость изменения массы Случай <0 означает, что за промежуток времени t t + dt от тела отделяются какие-то части массой –dm; случай Случай >0 означает, что за тот же промежуток времени к телу добавляются какие-то части массой dm.
Под реактивным понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. При этом возникает т.н. реактивная сила, сообщающая телу ускорение.
Формула Циолковского:
Vmax = — Sum ( Vi * Ln ( mki ) ) где: i - номер ступени; V - эффективная скорость истечения продуктов сгорания из сопла ракетного двигателя; mki = Мki / М0i - относительная конечная масса ступени (при вычислении суммарная масса последующих ступеней считается полезным грузом); зависит главным образом от конструктивного совершенства ракетного двигателя, ракеты, вида применяемого топлива и относительной массы полезного груза (для ступени составной ракеты - относительной массы последующих ступеней).
Уравнение Мещерского:
Уравнение Мещерского — основное уравнение в механике тел переменной массы, полученное И. В. Мещерским для материальной точки переменной массы (состава)
Уравнение обычно записывается в следующем виде:
,
где:
m — масса материальной точки переменной массы , меняющаяся за счет обмена частицами с окружающей средой;
—
скорость
движения материальной точки переменной
массы ;
—
внешние
силы, действующие на материальную точку
переменной массы со стороны ее внешнего
окружения (в том числе, если такое имеет
место, и со стороны среды с которой она
обменивается частицами, например,
электромагнитные силы — в случае
массообмена с магнитной средой,
сопротивление среды движению и т. п.);
—
относительная
скорость присоединяющихся частиц;
—
относительная
скорость отделяющихся частиц.