Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

Это - полезная абстракция. Из того что в природе нет идеальных геометрических прямых линий или идеальных геометрических плоскостей ,вовсе не следует ,что абстракции бесконечной прямой линии и бесконечной плоскости не являются полезными; они даже очень полезны для нас.

Таким образом, говоря об относительном характере движения, нельзя встать на наивную точку зрения -считать, что все системы отсчёта равноправны, что ”всё на свете относительно”.

И тем не менее на такую точку зрения ,к сожалению часто встают. Так ,с появлением теории относительности в XX в. некоторые её не очень образованные адепты стали утверждать, что бессмыслен был спор Коперника и
Галилея с католической церковью (а фактически с Аристотелем и Птолемеем) о том, вращается ли Земля вокруг Солнца или Солнце вокруг Земли.

[pic]

Чтобы объяснить идею абсолютного характера движения, Ньютон в
“Принципах” (1687 г.) приводит описание знаменитого эксперимента с подвешенным ведром (“ведёрко Ньютона”). Возьмём ведро, или бадью, и подвесим его на верёвке к потолку ,закрутим верёвку и ведро, чтобы верёвка стала совсем тугой ,а потом отпустим ведро. Ведро придёт тогда через некоторое время в равномерное вращение ,при этом свободная поверхность воды примет форму параболоида вращения(“параболический мениск”). Вода относительно нас будет вращаться, т.е. будет происходить движение воды относительно лабораторной системы отсчёта. Представим теперь себе, что мы встали на большую вращающуюся платформу, расположимся точно на её оси и будем рассматривать свободно подвешенное ведро на незакрученной верёвке
,идущей точно вдоль оси платформы. Вода в ведре относительно нас вращается.
Теперь, однако, свободная поверхность воды будет горизонтальной.

Две рассмотренные системы отсчёта, таким образом, неравномерны, хотя относительное движение нас и ведра одинаково в обеих системах.

4.3. Неинерциальные системы отсчёта и силы инерции

Механика Ньютона справедлива в инерциальных системах отсчёта.

В качестве такой системы с достаточным приближением можно взять стены лаборатории -лабораторную систему отсчёта.

В некоторых случаях ,однако, удобно, и даже очень удобно, изучать движение тела, системы тел, малых частей тела в неинерциальной системе отсчёта .Иногда это даже обязательно нужно сделать ,так как используемая инерциальная система отсчёта всегда в какой-то мере неинерциальна и это порою необходимо учитывать.

Можно привести примеры механических движений в падающем, оторвавшимся лифте, на вращающейся платформе на карусели, в купе железнодорожного вагона, движущегося с ускорением или замедлением ,в кабине космического корабля при выводе его на орбиту или кувыркающегося в пространстве и т.д.
Все такие движения приходиться рассматривать в существенно неинерциальных системах отсчёта.

В этих существенно неинерциальных системах уравнения механики неверны, т.е. неправильно и уравнение второго закона Ньютона:

[pic] где F- сумма реальных физических сил, действующих на тело со стороны других физических тел.

В случаях, когда всё-таки удобно или необходимо рассматривать механическую систему в неинерциальной системе отсчёта ,нужно поэтому иметь какое-то исходное основное механическое уравнение вместо уравнения второго закона Ньютона.

Такое уравнение можно, разумеется, получить специальным математическим пересчётом из уравнения второго закона Ньютона, составленного для какой- нибудь инерциальной системы отсчёта, в данную удобную неинерциальную систему.

Результаты пересчета представляют, однако, снова в форме уравнения второго закона Ньютона, который теперь записывается следующим образом:
[pic]

[pic], где Fин. обозначают возникающие при пересчете дополнительные математические члены, которые называют силами инерции. Это название, однако, не должно вводить нас в заблуждение: силы инерции никоим образом не являются настоящими физическими силами, так как нельзя указать никакого реального тела, или тел, действиями которых обусловлены указанные
"мифические" силы. Они целиком определяются механическими свойствами рассматриваемой конкретной неинерциальной системы отсчета, характером ее движения.

Следует хорошо усвоить, что силы инерции действительно мифические, так как они не связаны ни с какими физическими взаимодействиями реальных физических тел.

К силам инерции относятся, в частности, так называемые центробежные силы и силы Кориолиса.

Пример 1. Определим силу F, стремящуюся растянуть, а потом и разорвать круговой обруч радиуса R массы M, равномерно вращающийся вокруг своей оси с угловой скоростью w .

[pic]

Рассмотрение проведем в неинерциальной системе отсчета, вращающейся вместе с обручем с угловой скоростью w, в которой обруч покоится. В этой системе любая малая часть обруча тоже покоится. Рассмотрим бесконечно малый элемент обруча, стягиваемый центральным углом da. Кроме реальных физических сил, действующих на этот элемент обруча (к которым относятся силы F, действующие со

[pic]

стороны примыкающих к обоим концам элемента остальных частей обруча и стремящиеся растянуть этот элемент обруча), надо рассмотреть теперь также и мифическую центробежную силу Fцб., действующую на элемент нашего обруча.
При этом, согласно закону центробежной силы, на бесконечно малый элемент обруча, стягиваемый центральным углом da, действует сила

[pic], где k- масса в расчете на единицу длины обруча, или линейная плотность массы, т.е. k=M/2pR .

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: рефераты помощь, сжатое изложение.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата