Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
voprosy_fizika_Vosstanovlen.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
886.81 Кб
Скачать

10. Неинерциальные системы отсчета. Сила инерции. Сила Кориолиса и ее проявление в природе и технике.

Неинерциальные системы отсчета (НИСО). Уравнение движения материальной точки в НИСО.

Различают , , . В СО связанные с Землей, на каждое тело действует : – весом называют силу, с кот любое тело в поле сил тяжести, созданным небесным объектом, действует на опору или подвес, кот препятствует свободному падению тел. Отметим, что сила тяж и веса приложены к разным объектам: вес – к опоре, – к телу. Эти силы имеют различную физическую природу: вес – упругую природу (электромагнитная), а – гравитационную. Когда тела относительно Земли отличается от по 2 закону Ньютона : . Тогда по определению вес тела . При свободном падении тела вместе с опорой (подвесом) вес равен нулю, т.к. . Невесомость – состояние тела, при кот оно движется только под действием силы тяжести. Введение сил инерции позволяет для ИСО ввести уравнение, подобное 2-ому з Ньютона, внешний вид которого сохраняется за счет введения сил инерции. , (уравнение движения в НИСО), - ускорение в НИСО.

В механике НИСО: 1). Ускорение тел вызывается силами, но эти силы не обязательно обусловлены действием тел друг друга. 2). в НИСО действуют: , кот присутствуют из-за ускоренного движения сист относительно K. 3). Все силы инерции, подробно силам тяготения, пропорциональны массе тел.

Абсолютное движение – движение относительно сист К. Относительное движение – движение тела относительно движущейся СО. Переносное движение – движение, кот покоится в системе , кот движ относительно K.

, - закон преобразования скорости при переходе от сит К к сист , – ускорение в сист К, - ускорение в НИСО, – переносное ускорение, ускорение относительно К. Формулы справедливы только для поступательного переносного движения.

Силы инерции.

Сила инерции – векторная величина, численно равная произведению мат точки на ее ускорение (ускорение НИСО) и направленная противоположно ускорению. . геометрическая сумма всех сил, действующих на данное тело со стороны других тел, сумма сил инерции, действующих на тело.

1). тело покоится во вращающейся с пост угл скоростью в НИСО: , – сила натяжения нити, – равнодействующая силы тяжести и силы натяжения нити.

2). В СО, вращающейся с постоянной , на покоящееся в ней тело действует центробежная сила инерции : . Переносное ускорение при этом: .

3). Тело движется во вращающейся с пост в НИСО, кот перемещается поступательно с ускорением относительно неподвижной ИСО, то переносное ускорение . Действуют 3 силы: 1. поступательная сила инерции . Возникает при поступательном движении НИСО. 2. Центробежная сила инерции .Действует во вращающихся СО и на движущиеся, и на неподвижные тела, удаленные от оси вращения на конечное расстояние r. 3. кориолисова сила инерции . Действует во вращающейся системе координат только на движущиеся с относительной скоростью тела. Когда скорость эт движения =0, эта сила исчезает. Она зависит от угловой скорости вращения и относительной скорости вращения. Т.о. , – сумма сил, действующих на тело со стороны других тел.

Си́ла Кориоли́са — одна из сил инерции, существующая в неинерциальной системе отсчёта из-за вращения и законов инерции, проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения. Названа по имени французского учёного Гюстава Гаспара Кориолиса, впервые её описавшего. Ускорение Кориолиса было получено Кориолисом в 1833 году, Гауссом в 1803 году и Эйлеромв 1765 году.

Причина появления силы Кориолиса — в кориолисовом (поворотном) ускорении. В инерциальных системах отсчёта действует закон инерции, то есть, каждое тело стремится двигаться по прямой и с постоянной скоростью. Если рассмотреть движение тела, равномерное вдоль некоторого вращающегося радиуса и направленное от центра, то станет ясно, что чтобы оно осуществилось, требуется придавать телу ускорение, так как чем дальше от центра, тем должна быть больше касательная скорость вращения. Это значит, что с точки зрения вращающейся системы отсчёта, некая сила будет пытаться сместить тело с радиуса.

Для того, чтобы тело двигалось с кориолисовым ускорением, необходимо приложение силы к телу, равной  , где   — кориолисово ускорение. Соответственно, тело действует по третьему закону Ньютона с силой противоположной направленности.   Сила, которая действует со стороны тела, и будет называться силой Кориолиса. Не следует путать Кориолисову силу с другой силой инерции — центробежной силой, которая направлена по радиусу вращающейся окружности.

Если вращение происходит по часовой стрелке, то двигающееся от центра вращения тело будет стремиться сойти с радиуса влево. Если вращение происходит против часовой стрелки — то вправо.

Сила Кориолиса в природе

Сила Кориолиса, вызванная вращением Земли, может быть замечена при наблюдении за движением маятника Фуко[1].

Кроме того, сила Кориолиса проявляется и в глобальных масштабах. В северном полушарии сила Кориолиса направлена вправо от движения, поэтому правые берега рек в Северном полушарии более крутые — их подмывает вода под действием этой силы[2] (см. Закон Бэра). В Южном полушарии всё происходит наоборот. Сила Кориолиса ответственна также и за вращение циклонов и антициклонов[3] (см. геострофический ветер): в Северном полушарии вращение воздушных масс происходит в циклонах против часовой стрелки, а в антициклонах — по стрелке; в Южном — наоборот: по часовой стрелке в циклонах и против — в антициклонах. Отклонение ветров (пассатов) при циркуляции атмосферы — также проявление силы Кориолиса.

Если бы рельсы были бы идеальными, то при движении железнодорожных составов с севера на юг и с юга на север, под воздействием силы Кориолиса один рельс изнашивался бы сильнее, чем второй. В северном полушарии больше изнашивается правый, а в южном левый[4].

Силу Кориолиса необходимо учитывать при рассмотрении планетарных движений воды в океане. Она является причиной возникновения гироскопических волн[5].

При идеальных условиях сила Кориолиса определяет направление закручивания воды например, при сливе в раковине. Однако идеальные условия трудно достижимы. Поэтому феномен «обратного закручивания воды при стоке» является скорее околонаучной шуткой.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]