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

 

 

 

 


Вопрос 9. Неинерциальные системы отсчета. Сила Кориолиса




Всякая система, которая движется с ускорением по отношению к инерциальной системе отсчета, является неинерциальной. Практически удобно пользоваться системами координат, которые имеют ускорение по отношению к Солнцу и звездам, например, системой координат, связанной с Землей. В таких неинерциальных системах координат механика Ньютона уже не справедлива. Как происходит движение по отношению к вращающейся СО и какие здесь появляются силы. Такой СО является Земля(суточное вращение). Благодаря небольшой скорости вращения эти силы невелики, но легко обнаруживаются. Для простоты представим, что СО является равномерно вращающийся диск и рассмотрим простейшее движение на нем (равномерно движущуюся по краю частицу). Обозначим скорость относительно диска vн (прим. н – неинерциальная СО). Скорость этой же частицы относительно неподвижного наблюдателя (ин. СО) – vи = vн + ΩR. Легко определить теперь ускорение частицы по отношению к инерциальной СО, т.к. частица равномерно движется по окружности радиуса R со скоростью vи. (1). Если это ускорение умножить на массу частицы m, то найдем силу, действующую на частицу в инерциальной СО F=maи. Посмотрим теперь как будет рассматривать это движение наблюдатель, находящийся на диске и считающий его неподвижным. Для него частица также движется по окружности радиуса R, но её скорость = vн. Поэтому ускорение частицы относительно диска будет aн = и направлено к центру диска. Считая диск неподвижным, наблюдатель умножит aн на массу частицы и скажет, что это произведение представляет собой силу Fн, действующую на частицу. Fн = m aн. Выразим aн из (1): aн = aн - 2 vнΩ – mΩ2R (2) Умножим обе части на m и получим: Fн = F – 2mvнΩ – mΩ2R (3), где F=ma и. Т.о видим, что по отношению к вращающейся СО на частицу помимо «истиной» силы F будут действовать 2 добавочные силы: – 2mvнΩ – сила Кориолиса; – mΩ2R – наз-ся центробежной, которая не зависит от скорости vн. Вторая сила инерции(Кориолиса) по своему характеру отличается от всех других сил, которые мы встречали. Эта сила действует только на движ-ся частицы и зависит от направления её движения. В то же время эта сила оказывается независящей от положения частицы в СО. В рассмотренном примере сила F = 2mvнΩ и направлена от оси вращения. Можно показать в общем случае сила Кориолиса, действуя на частицу, движется с произв-й скоростью vн относительно вращающейся с угловой скоростью w СО равна: . Эта сила оси вращения и скорости частицы, а по величине Fк=2mvнΩsin( , ). При изменении направления скорости меняется и направление силы Кориолиса. Хотя её действие на Земле очень мало, она приводит к некоторым специфическим эффектам. Благодаря этой силе свободно падающее тело должно двигаться не ровно по вертикали, а несколько отклонятся(на восток в северном полушарии и на запад в южном.(как пример берег реки размыт больше, ветра(пассаты)).

 

Вопрос 10.РАБОТА И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ. F=-gradU.

Рассмотрим движение мат точки в некот. силовом поле . Если под действием силы мат. Точка прошла бесконечно малый путь d , то d = d cos(, )-работа; dA = F ds cosθ(работа силы F на пути ds); dA = * =(, ). Для того чтобы определить работу силы поля на конечном пути, нужно разбить этот путь на беcконечно малые участки ds. dA= . A= . Из определения работы следует, что сила, направленная пути, работы не производит. Постоянное силовое поле, не зависящее от t, обладает следующим замечательным свойством: Если в таком поле мат точка движется по замкнутому пути так, что в результате движения точка возвращается в обратное положение, то A = 0. Работа сил поля при переносе частицы из одного положения в др не зависит от вида пути, по которому происходит перенос, а определяется только положениями начальной и конечной точками. При смене направления движения, работа меняет знак(A1c2 + A2d1 = 0). F = mgsinα..A32 = mgh. A312 =U + A12 = mgsinα*l = mgh. Т.к. работа сил поля не зависит от вида переноса, а определяется только крайними точками. Примем для этого какую-либо точку пространства, обозначим через О начало отсчета и будем рассматривать работу, совершаемую силами поля при переходе частицы из этой точки в произвольную точку. Обозначим эту A= - U. Величина U, т.е. взятая с обратным знаком работа при переходе из O в P называется потенциальной энергией частицы P. U=U(x,y,z). Работа сил поля A12 =U1 – U2, где U1 и U2 – значения потенциальной энергии в этих точках. Рассмотрим 2 бесконечно близкие точки P и P.

Работа этих сил при P→(переходе)P A= - dU, но с другой стороны d = *d = *d dA= FSds. Таким образом: - dU = FSds => = - (3) F = - grad U= - U ( - набла – вектор = ). F=

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-04-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 348 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Бутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2438 - | 2357 -


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

Ген: 0.01 с.