Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Неинерциальные системы отсчета. Сила инерции.




При резком торможении, например, движущегося автобуса стоящий в нем пассажир по инерции устремляется по направлению движения автобуса так, будто на него действует некоторая сила. Если автобус движется с постоянной скоростью, то ничего подобного не наблюдается. Система отсчета, закрепленная на теле отсчета, движущемся с ускорением относительно инерциальной системы отсчета, будет являться неинерциальной. Для тела, неподвижного, относительно неинерциальной системы отсчета второй закон Ньютона имеет вид , тогда как в инерциальной системе отсчета это тело движется с ускорением, и второй закон Ньютона имеет вид . В неинерциальных системах отсчета второй закон Ньютона не выполняется. К неинерциальным системам отсчета относятся движущиеся поступательно с ускорением и вращающиеся системы отсчета.

А. Эйнштейном был предложен «принцип эквивалентности масс». Масса инертная заменялась массой гравитационной. Таким образом. вводилась сила, которая действовала на тело массой m как гравитационная сила. Величина этой силы согласно закону всемирного тяготения пропорциональна массе тела, а коэффициент пропорциональности между силой и массой равен ускорению , с которым движется неинерциальная система отсчета. Эта сила дополнительно вводится в неинерциальной системе отсчета и называется силой инерции, .

 

, (1.52)

 

Сила инерции прикладывается к центру масс тела или к геометрическому центру для симметричных тел. Она направлена в сторону, противоположную направлению действия ускорения, с которым движется неинерциальная система отсчета относительно инерциальной.

 

Пример №1. Шарик массой m подвешен на нити в тележке, движущейся с постоянным ускорением в инерциальной системе отсчета, ИСО, (рис.3.17).

 

Рис. 3.17. Сила инерции при поступательном движении

 

 

Когда тележка начнет двигаться с ускорением , шарик перейдет из положения 1 в положение 2, отклонившись по инерции на угол α, и будет оставаться в этом положении. Рассмотрим условия равновесия шарика в неинерциальной системе отсчета (НСИ) для определения угла отклонения шарика α. В НСИ на шарик действуют силы:

- сила тяжести, - сила натяжения нити и - сила инерции.

Тогда для проекций на оси координат получаем:

 

;

Решая систему уравнений относительно угла , находим, что

tg

 

Пример №2. Шарик с отверстием помещен на спицу и может перемещаться вдоль неё. Спица вращается вокруг оси оу. Шарик прикреплен к оси вращения с помощью пружины, жесткость которой равна k, рис. 3.18. Найдем угловую скорость вращения , если известна деформация пружины х. НСО закрепим на шарике, тогда шарик покоится относительно НСО, которая вращается в ИСО с угловой скоростью .В НСО на шарик действуют две, равные по величине и противоположные по направлению силы: сила упругости и сила инерции Условие равновесия шарика в НСО имеет вид:

, или

Здесь r- радиус вращения, а -центростремительное ускорение. Тогда

 

 

 

Рис.3.18. Сила инерции при вращательном движении

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-03-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 297 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Начинать всегда стоит с того, что сеет сомнения. © Борис Стругацкий
==> читать все изречения...

2320 - | 2074 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.