Jaké referenční rámce se nazývají inerciální rámce? Příklady inerciálního referenčního rámce

Starověcí filozofové se snažili pochopit podstatu hnutí, odhalit vliv hvězd a slunce na člověka. Lidé se navíc vždy pokoušeli identifikovat ty síly, které působí v hmotném bodě v procesu jeho pohybu, stejně jako v okamžiku odpočinku.

Aristotle věřil, že při absenci pohybu na těle není žádný účinek jakékoli síly. Pokusme se zjistit, které referenční rámce se nazývají inerciálními, uvedeme jejich příklady.

Stav odpočinku

V každodenním životě je obtížné tento stav určit. Prakticky všechny druhy mechanického pohybu předpokládají přítomnost cizích sil. Důvodem je třecí síla, která neumožňuje mnoha předmětům opustit jejich původní polohu, aby opustili klidový stav.

Vzhledem k příkladům inerciálního referenčního rámce si všimneme, že všechny odpovídají Newtonově zákonu. Teprve po jejím objevu bylo možné vysvětlit stav odpočinku, naznačovat síly působící v tomto stavu na tělo.

Prohlášení 1 Newtonova zákona

V moderní interpretaci vysvětluje existenci souřadnicových systémů, u kterých lze zvážit nepřítomnost vlivu na hmotný bod vnějších sil. Z hlediska Newtonova jsou inerciální rámce nazývány referenčními rámci, které nám umožňují zvážit zachování rychlosti těla po dlouhou dobu.

Definice

Které referenční rámce jsou inerciální? Příklady z nich jsou studovány na fyzikálním kurzu. Inertial zvážit takové referenční rámce, vzhledem k němuž materiálový bod se pohybuje s konstantní rychlostí. Newton specifikoval, že každé tělo může být v takovém stavu, dokud není nutné aplikovat na něj síly schopné takovéhoto stavu změnit.

Ve skutečnosti není zákon o setrvačnosti ve všech případech splněn. Při analýze příkladů referenčních a inerciálních referenčních rámců zvažte osobní osobu, která drží zábradlí v pohybujícím se vozidle. Při náhlém brzdném stroji se člověk automaticky pohybuje vzhledem k přepravě, a to navzdory nedostatku vnější síly.

Ukazuje se, že ne všechny příklady referenčního rámce inerci jsou v souladu s formulací Newtonova zákona. Chcete-li vyjasnit zákon nečinnosti, přesnější definice systémů počítání, ve kterém je bezchybně proveden.

Typy referenčních systémů

Jaké referenční rámce se nazývají inerciální rámce? Brzy to bude jasné. "Uveďte příklady inerciálních referenčních rámců, ve kterých platí Newtonův zákon" - podobný úkol nabízí studentům, kteří si v deváté třídě zvolili fyziku jako zkoušku. Abychom se s tímto úkolem vyrovnali, je třeba mít představu o inerciálních a neinvazivních referenčních rámcích.

Setrvačnost předpokládá zachování klidového nebo rovnoměrného přímočarého pohybu těla, pokud je tělo izolováno. "Izolované" se považují za tělesa, která nejsou spojena, vzájemně se vzájemně neosazují, jsou od sebe oddělena.

Podívejme se na několik příkladů referenčního rámce. Pokud budeme považovat hvězdu v Galaxii za referenční systém a ne za pohybující se sběrnici, zavedení zákona o setrvačnosti pro cestující, kteří drží na kolejnici, bude bezchybný.

Během brzdění se vozidlo bude i nadále pohybovat rovnoměrně, dokud nebude ovlivněno jinými tělesy.

Jaké příklady inerciálního referenčního systému lze dát? Neměly by mít spojení s analyzovaným subjektem, ovlivňovat jeho setrvačnost.

Pro takové systémy platí Newtonův zákon. V reálném životě je těžké uvažovat o pohybu těla vzhledem k inerciálním referenčním rámcům. Není možné se dostat do vzdálené hvězdy, aby s ní prováděla zemské experimenty.

Jako konvenční referenční systém je Země přijímána, navzdory tomu, že je spojena s objekty umístěnými na ní.

Výpočet zrychlení v referenčním referenčním rámci je možný, pokud považujeme povrch Země za referenční rámec. Ve fyzice neexistuje žádný matematický záznam Newtonova zákona, ale on je ten, kdo je základem pro odvození mnoha fyzických definic a pojmů.

Příklady inerciálních referenčních systémů

Pro školáky je někdy obtížné pochopit fyzické jevy. Devítiletým studentům se nabízí úkol s následujícím obsahem: "Které referenční rámce se nazývají inerciální? Uveďte příklady takových systémů. " Předpokládejme, že vozík s kuličkou se nejprve pohybuje na rovném povrchu a má konstantní rychlost. Dále se pohybuje podél písku, což znamená, že míč je zrychlen, přestože nečiní jiné síly (jejich celkový dopad je nulový).

Podstatou toho, co se děje, lze vysvětlit skutečností, že během pohybu po písečném povrchu systém přestává být inerciální, má konstantní rychlost. Příklady inerciálních a neinertních referenčních systémů naznačují, že během určitého časového období dochází k jejich přechodu.

Při zrychlování těla má jeho zrychlení pozitivní hodnotu a při brzdění se tento indikátor stává záporným.

Curvilineární pohyb

Co se týče hvězd a Slunce, pohyb Země se provádí podél křivočarého trajektorie, který má tvar elipsy. Referenční rámec, ve kterém se centrum shoduje se Sluncem a osy směřují k určitým hvězdám, bude považováno za inerciální.

Všimněte si, že jakýkoli referenční rámec, který bude přímočarý a rovnoměrně se pohybuje vzhledem k heliocentrickému systému, je inerciální. Křivočarý pohyb se provádí s určitým zrychlením.

Vzhledem k tomu, že Země se pohybuje kolem své osy, referenční rámec, který je spojen s jeho povrchem, se pohybuje s určitým zrychlením vzhledem k heliocentrickému. V této situaci můžeme usoudit, že referenční rámec, který je spojen se zemským povrchem, se pohybuje s akcelerací vzhledem k heliocentrickému, takže nemůže být považován za inerciální. Avšak hodnota zrychlení takového systému je tak malá, že v mnoha případech významně ovlivňuje specifičnost mechanických jevů, které jsou vzhledem k němu zvažovány.

Pro řešení praktických problémů technické povahy je obvyklé zvážit inerciální rámec referenčního systému, který je pevně spojen s povrchem Země.

Relativity Galileo

Všechny inerciální referenční rámce mají důležitou vlastnost, která je popsána principem relativity. Jeho podstatou spočívá ve skutečnosti, že jakýkoliv mechanický jev za identických počátečních podmínek se provádí stejně nezávisle na zvoleném referenčním rámci.

Vlastní kapitál ISO o principu relativity je vyjádřen v následujících ustanoveních:

• V takových systémech jsou zákony mechaniky stejné, a proto jakákoli rovnice, která jsou jim popsána, vyjádřená v souřadnicích a čase, zůstává nezměněna.
• Výsledky provedených mechanických experimentů umožňují zjistit, zda referenční rámec odpočívá, nebo zda provádí přímočarý jednotný pohyb. Jakýkoli systém může být podmíněně rozpoznán jako pevný, jestliže druhý současně provádí pohyb s ohledem na něj při určité rychlosti.
• Rovnice mechaniky zůstávají nezměněné vzhledem k transformacím souřadnic v případě přechodu z jednoho systému na jiný. Jeden může popisovat stejný jev v různých systémech, ale jejich fyzická povaha se nezmění ve stejnou dobu.

Řešení problémů

První příklad.

Určete, zda je referenčním souborem setrvačnosti: a) umělá zemská družice, b) dětská přitažlivost.

Odpovědět. V prvním případě neexistuje otázka inerciálního referenčního rámce, jelikož se družice pohybuje na oběžné dráze pod vlivem síly gravitace, a proto se pohyb objevuje s určitým zrychlením.

Přitažlivost také nelze považovat za inerciální systém, protože jeho rotační pohyb nastává s určitým zrychlením.

Druhý příklad.

Systém hlášení je pevně spojen s výtahem. V jakých situacích může být nazýván inerciální? Pokud výtah: a) spadne, b) se pohybuje rovnoměrně nahoru, c) zrychluje nahoru, d) je rovnoměrně směrována směrem dolů.

Odpovědět. a) Pokud dojde k volnému pádu, dochází k zrychlení, proto referenční rámec, který je spojen s výtahem, nebude inerciální.

b) Při rovnomemém pohybu výtahu je systém inerciální.

c) Při pohybu s určitým zrychlením se referenční rámec považuje za inerciální.

d) Výtah se pohybuje pomalu, má negativní zrychlení, takže nemůže být nazýván inerciálním referenčním rámcem.

Závěr

Během své existence se lidstvo snažilo porozumět jevům, které se vyskytují v přírodě. Pokusy vysvětlit relativitu hnutí vytvořil Galileo Galileo. Isaac Newton uspěl ve vyvozování zákona o setrvačnosti, který byl použit jako základní postulát při provádění výpočtů v mechaniky.

V současnosti systém pro určování polohy těla obsahuje tělo, zařízení pro určení času a souřadnicový systém. V závislosti na tom, zda je tělo pohyblivé nebo nehybné, je možné v požadovaném časovém intervalu poskytnout charakteristiku polohy určitého objektu.