Inerciarendszer és a relativitás elve a mechanika
A mechanika törvényei érvényesek inerciális referencia rendszereket. Milyen vonatkoztatási rendszer is tekinthető inerciális?
Inerciális és a nem-inerciális referencia képkockák. Ez könnyen belátható, hogy minden rendszer hivatkozással mozog egyenletesen és egyenes vonalú képest ez inerciarendszerében is tehetetlen. Sőt, ha a szervezet kapcsolatban egy adott Inerciarendszer mozog állandó sebességgel. majd tekintetében referencia keret, amely maga is mozog a sebesség. ez a test sebessége készítmény a törvény szerint fog mozogni az új, hanem állandó sebességgel.
gyorsulás a test mindkét keretek nulla.
Éppen ellenkezőleg, a referenciakeret mozgó gyorsulás képest Inerciarendszer, lesz egy nem-inerciális. Sőt, ha. és a sebesség változik, a sebesség is változik idővel :.
Következésképpen, a karakter a mozgás a test során megváltozik az átmenet az egyik keret a másik.
Mivel a referenciakeret járó föld, akkor kb tekinthető inerciális és a referenciakeret kapcsolatos vonat halad állandó sebességgel, vagy egy hajót egy egyenes vonal állandó sebességgel is inerciális. De amint a vonat elindul, hogy növelje a sebességet, a kapcsolódó referencia-rendszer vége lesz inerciális. A törvény a tehetetlenség és Newton második törvénye többé elvégezni, amikor megtekinthető mozgása tekintetében az ilyen rendszerek.
Geocentrikus inerciális vonatkoztatási rendszer csak kb. A valóságban geocentrikus rendszer nem feltétlenül tehetetlenségi. Legközelebb egy Inerciarendszer társított a Nap és az állócsillagok. A föld mozog képest ez a referencia keret gyorsulás. Először is forog a saját tengelye körül, másrészt pedig mozog a zárt pályán a nap körül.
Gyorsulás forgalomban a Föld a Nap körül, ez nagyon kicsi, mivel a nagy kezelési időszak (év). Lényegesen több (mintegy 6-szor) a gyorsulás miatt bekövetkező a Föld forgása saját tengelye körül egy időszak T = 24 óra. De ez kicsi. A Föld felszíne az Egyenlítőnél, ahol a legnagyobb gyorsulás, ez egyenlő:
t. e. csak 0,35% a nehézségi gyorsulás g = 9,8 m / s 2. Ez az, amiért a referencia rendszer kapcsolódó a föld, lehet közelítőleg tekinthető egy tehetetlenségi.
Igazolása a Föld forgása. Azonban vannak olyan jelenségek, amelyeket nem lehet magyarázni, ha azt feltételezzük, hogy a geocentrikus inerciális vonatkoztatási rendszer. Ezek közé tartozik az a Föld forgása síkjához képest rezgési az inga Foucault híres kísérlet bizonyítja a Föld forgása.
Tekintsük az inga a heliocentrikus Inerciarendszer. Az egyértelműség kedvéért és az egyszerűség, azt feltételezzük, hogy a tapasztalat birtokában a pole.
Tegyük fel, hogy a kezdeti pillanatban az inga eltérítés a stabil egyensúlyi helyzete. Ható az inga vonzóerő, hogy a Föld és a hálózati inga felfüggesztés rugalmassága fekszenek ugyanabban a függőleges síkban (3.14 ábra). Szerint a Newton második törvénye, a gyorsulás az inga egybeesik az irányt az eredő erő, és ezért abban rejlik ugyanabban a függőleges síkban. Ez azt jelenti, hogy az idő múlásával a sík oszcilláció az inga tehetetlenségi vonatkoztatási rendszer változatlanul kell hagyni. Tehát mi történik egy heliocentrikus rendszerben. A rendszer azonban a referencia társított Földön, nem tehetetlen, és síkjához képest az oszcilláció az inga forgatjuk miatt a Föld forgása. Ahhoz, hogy megtalálja, akkor kell, hogy a felfüggesztést, úgy, hogy a súrlódás lenne pár, és az inga - elég erősek. Ellenkező esetben a súrlódást a felfüggesztés hatására a rezgés síkja követni a Föld forgása.
Az elmozdulás a inga képest a földi síkon oszcillálás észrevehető néhány percen belül. A közepes szélességek az inga oszcilláció fog kinézni egy kicsit bonyolultabb, de a lényeg a jelenség nem fog változni. Az első ilyen kísérletet végeztünk J. Foucault 1850-ben Párizsban.
Egyenletes mozgás nem befolyásolja a mechanikai eljárások. Galileo volt az első, hogy felhívja a figyelmet arra, hogy az egységes lineáris mozgás a Földhöz képest nem befolyásolta során a mechanikai jelenségek.
Tegyük fel, hogy van az utastérben a hajó vagy vonaton halad zökkenőmentesen, rángatás nélkül. Nyugodtan játszani tollaslabda vagy ping-pong, valamint a földön. Golyós vagy tollaslabda van kapcsolatban a falak és a padló mozogni, ugyanúgy, mint a Földhöz képest a játék normális körülmények között. Ha nem néz ki az ablakon, nem mondhatjuk teljes bizonyossággal, hogy mi folyik a vonattal: mozog, vagy áll.
Amikor mozog állandó sebességgel a vonat, hogy tanulmányozza az őszi testek, inga és egyéb jelenségek, az eredményt nem lehet pontosan ugyanaz, mint a tanulmány a fenti jelenségek a Földön. Amikor a modern sugárhajtású repülőgépek repülnek sebességgel 1000 km / h, a belsejében semmi nem történik, ami lehetővé teszi, hogy megtapasztalják a hatalmas sebesség. Meg lehet enni, aludni, sakkozni, érzés otthon.
Csak erős fékezéskor a vonat kell, hogy egy extra erőfeszítést a lábán. A nagy lökésesség a repülőgépen vagy hajón gördülő a nagy hullám a játék a labda szóba. Összes példány kell csatolni őket, hogy maradjanak a helyükön.
A relativitás elve. A fenti észrevételek alapján lehet megfogalmazni, mint az egyik legalapvetőbb természeti törvények - a relativitás elve:
Minden mechanikai eljárások ugyanazok minden inerciális referencia rendszereket.
Ez a megállapítás az úgynevezett relativitás elve a mechanika. Úgy is nevezik elve galileai relativitás.
Nem hiszem, hogy a végrehajtás a relativitás elve azt jelenti, hogy teljes azonosságot mozgásának ugyanaz a szerv képest különböző tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerek. Azonos csak a jogszabályok dinamikáját. A törvények a mozgás a szervek határozza meg nem csak a törvények dinamikáját. de a kezdeti sebesség és a kezdeti koordinátáit szervek. A kezdeti sebesség és kiindulási helyzetébe a test képest különböző referencia-rendszer eltérő.
Így a kő esik meredeken, ha a kezdeti sebesség nulla tekintetében a Földet. A kő egyenletesen mozgó vonat is csökken képest függőlegesen a kocsi falak, kő, ha a kezdeti sebesség vonatkozásában a vonat nulla. De a szempontból egy megfigyelő a Földön, rock, eső meredeken a vonat mozog egy parabola (ábra 3.15, 3.16). Az a tény, hogy a kezdeti sebesség a kő kapcsolatban a referenciakeret kapcsolódó föld-tól eltérő, egyenlő az a vonat sebességét.
A felfedezés a relativitás elve - az egyik legnagyobb vívmánya az emberi elme. Ez csak akkor lehetséges, miután az emberek rájöttek, hogy sem a földön, sem a nap nem az a világegyetem középpontjában.
G.Ya.Myakishev, B.B.Buhovtsev, N.N.Sotsky Fizika 10 osztály