Силы инерции в природе План
Определение понятия „сила инерции“
Download 121.5 Kb.
|
Силы инерции в природе
- Bu sahifa navigatsiya:
- 3. Геометрия рассмотрения вопроса
2. Определение понятия „сила инерции“
По мнению коллектива ведущих физиков [3] этому понятию дано следующее определение:[уточнить] Векторная величина, равная произведению массы материальной точки на её ускорение и направленная противоположно ускорению называется силой инерции. В приведённом выше определении отсутствует указание на положение в пространстве точки приложения этой силы, а также не затронут вопрос о системе отсчёта, в которой наблюдается эта сила[уточнить], что позволяет достичь компромисса в различных точках зрения. 3. Геометрия рассмотрения вопроса В случае, если для описания движения тела избрана прямоугольная (Декартова) система координат, (далее -первая система координат), его перемещение в пространстве может быть описано с помощью другой (второй) прямоугольной системы, связанной с этим телом. В ряде случаев эта система считается жёстко связанной с телом и потому его движение отождествляется с движением этой системы. При этом, когда допустимым оказывается рассмотрение тела в виде материальной точки, за её положение бывает удобно принять положение центра масс (или же центра инерции тела). В других случаях оказывается целесообразным допустить, что тело движется и в этой системе. [4] Рис.1 Материальная точка в двух СО [10]. Для рассмотрения вопроса о движении материальной точки с массой m можно воспользоваться двумя системами Декартовых координат. При этом первую (нештрихованная) считать инерциальной, а вторую (штрихованную) неинерциальной, то есть движущейся по отношению к первой с ускорением. При этом изменение во времени радиуса-вектора тела с массой m считать движением абсолютным, а радиуса-вектора — движением относительным. Перемещение штрихованной системы относительно нештрихованной при изменении радиуса-вектора — движением переносным.[3]. Тогда (Рис. 1): = + (1) Движение штрихованной системы системы (или жёстко связанного с ней тела) по своей траектории может быть описано также и как изменение во времени трёх координата его центра масс и поворотов его вокруг собственной оси (чистое вращение), причём положение этой оси в пространстве может изменяться во времени. Таким образом, для полного описания положения тела в данный момент требуется указание ещё трёх Эйлеровых углов : угла чистого вращения, угла нутации и угла прецессии [11] Следует отметить, что, в отличие от математического подхода, допускающего независимое задание каждому из углов Эйлера произвольного значения, для материальных тел между этими углами существует определённая зависимость, обусловленная гироскопическим эффектом Рассматривая тело, как материальную точку, к которой неприменимо понятие вращения, приходим к описанию движения тела путём изменения только его трёх координат. Существуют два отличающегося условиями наблюдения подхода в наименовании сил инерции.[12] Один из них заключается в анализе взаимодействия ускоряемого тела с окружающим его телами и физическими полями в некоторой СО, которая всегда лишь с той или иной степенью точности может считаться движущейся с постоянной скоростью, то есть без ускорения. Короче: речь идёт о силе инерции с точки зрения наблюдателя, отождествляющего себя с инерциальной системой отсчёта.(некоторые называют эту СО «лабораторной»).Это — случай, когда сила вызывает ускорение.Ниже эта сила инерции будет обозначаться . Другой возникает благодаря учёту воздействия и на материальные тела, образующие саму СО,относительно которой движется изучаемое тело, и потому, возможно, движущуюся ускоренно (неинерциальная система отсчёта). Тем самым наблюдатель допускает, что он находится в ускоренно движущейся системе, в том числе и непосредственно связанной с движущимся телом. Это — случай, когда ускорение вызывает силу Ниже эта сила инерции будет обозначаться . Обе этих силы реальны (не в смысле их происхождения, а в смысле их проявления), поскольку их можно измерить, специальной аппаратурой (динамометрия, акселерометрия) и они реально совершают работу (например — для свободно движущихся тел увеличивают их кинетическую энергию)[8]. Наконец, имеется случай, когда в рассмотрение вводятся подлинно отсутствующие в природе силы инерции, т.е силы, не способные совершить работу и которые невозможно измерить никакой физической аппаратурой. Эти силы вводятся ради использования искусственного математического приёма, основанного на применении принципа Даламбера в формулировке Лагранжа, где задача на реальное движение с помощью введения представления о фиктивных силах инерции формально сводится к проблеме равновесия [13],[3] В кругах физиков просматривается тенденция присоединять эпитет «фиктивная» к силам инерции любого типа. 4. Силы Независимо от своей природы, то есть от физических явлений, вызывающих их появление, все силы проявляют себя только механически, вызывая ускоренное движение тел, обладающих массой. Некоторые из этих сил возникают лишь при непосредственном контакте тел и полностью исчезают при его прерывании. Возникая, как и всегда в паре, та из них, которая в данных конкретных условиях действует на тело, движение которого является предметом рассмотрения, называется реакцией связи. Другие силы существуют независимо от тел, на которые они могли бы подействовать. Как контактные силы, так и силы, задаваемые полями, принято называть реальными силами. В рамках классической физики всё разнообразие наблюдаемых в природе сил в конечном случае могут быть объяснены гравитационными или электромагнитными полями. Но до этого, как правило, дело не доходит и в различных областях физики можно встретить множество сил, удовлетворительно объясняющих движение в каждой конкретной задаче. Движение тел, не испытывающих ограничений в своём движении из-за наложенных на него связей, принято считать свободным. [14] [3], [3]. Download 121.5 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling