Неинерциальные системы отсчета

Принцип относительности Неинерциальные системы отсчета

Принцип относительности

Законами Ньютона можно пользоваться только в инерциальных системах отсчета.

Галилео Галилей, исходя из наблюдений над природными явлениями сформулировал классический принцип относительности. Классический принцип относительности: во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях.

Галилео Галилей (1564-1642)

Падение тела выглядит неодинаково для разных наблюдателей

Неинерциальные системы отсчета

Инерциальные системы отсчета: ускорение тела – результат его взаимодействия с другими телами (результат действия сил).

Пример: В неподвижном вагоне поезда на гладком столе стоит игрушечный автомобиль. При начале движения вагона вправо с ускорением : относительно рельсов - игрушка своего положения не изменит, если действием сил трения можно пренебречь; относительно столика – игрушка будет катиться влево с ускорением , равным по модулю ускорению самого вагона относительно рельсов , но противоположно направленным.

Неинерциальные системы отсчета – это системы отсчета, в которых

наблюдается ускоренное движение тел при отсутствии действия на них сил со стороны других тел. Причина неинерциальности систем отсчета – ускоренное движение этих систем отсчета относительно инерциальной системы. Движение тел в неинерциальных системах отсчета: выполняется второй закон Ньютона, если формально считать, что здесь, кроме реальных сил взаимодействия, существует еще так называемые силы инерции.

Где - силы инерции; - ускорение, с которым движется система отсчета ; m – масса ускоряемого тела.

Можно сказать, что на автомобиль подействовала сила инерции.

- Второй закон Ньютона

Где - ускорение тела относительно неинерциальной системы отсчета; - сумма реальных сил, действующих на тело.

Пример: рассмотрим тело в системе отсчета «лифт»: - ускорение лифта; -

сила тяжести; - сила реакции опоры; - сила инерции.

Лифт движется вертикально вверх с ускорением :

Оy:

2. Лифт движется с ускорением , направленным вертикально вниз:

OY:

Движение тел относительно поверхности Земли:

Земля вращается вокруг своей оси; - центростремительное ускорение точек поверхности Земли, r - расстояние от данной точки до оси вращения. м/с2 на тело действует сила инерции, направленная от оси вращения и перпендикулярно ей:

Силу , равную силе , действующей на тело, но приложенную к опоре, называют весом тела. сила на любой широте , отличной от и , не направлена к центру Земли;

Модуль силы инерции, действующая во вращательной системе отсчета на

неподвижные тела:

Где - расстояние от тела до оси вращения; - широта местности.

R на разных широтах разное:

На экваторе наибольшее

На полюсе равно нулю

Сила инерции и вес тела имеют различные значения.