Contoh Gerak Relatif

Itu gerakan relatif adalah salah satu yang diasumsikan dalam tubuh yang bergerak dalam kerangka acuan, yang bergerak dalam kerangka acuan lain. Untuk lebih memahaminya, konsep kerangka acuan akan ditetapkan, yang dapat bersifat inersia atau non-inersia.

Kerangka acuan adalah himpunan benda-benda yang dengannya gerakan itu digambarkan. Sistem sedemikian rupa sehingga di dalamnya Hukum Inersia diverifikasi, yaitu Hukum Gerak Newton, disebut Sistem Inersia. Setiap sistem yang bergerak mulus sehubungan dengan sistem inersia karena itu juga inersia.

Sebuah benda yang bebas dari gaya-gaya yang mempengaruhinya berada, yang bergerak dengan kecepatan v terhadap a sistem inersia K, dan diasumsikan bahwa sistem lain K 'menerjemahkan terhadap K dengan kecepatan konstan V Karena diketahui bahwa tidak ada gaya yang bekerja pada benda dan sistem K adalah inersia, kecepatan v akan tetap konstan. Benda bebas akan bergerak dengan keseragaman juga terhadap sistem K ', dan akibatnya sistem ini juga inersia.

Saat menganalisis gerakan bebas suatu benda, Anda tidak dapat membedakan berbagai sistem inersia. Dari pengalaman ditunjukkan bahwa

semua hukum mekanika adalah sama di semua sistem inersia, dan fakta ini disebut "Prinsip Relativitas Galileo".

Dalam praktiknya, Prinsip Relativitas Galileo berarti bahwa Pengamat berada di dalam ruangan tertutup tidak dapat membedakan apakah ruangan itu diam atau bergerak dengan kecepatan konstan; namun, Anda dapat membedakan antara gerakan halus dan gerakan dipercepat.

Contoh Gerak Relatif

Sistem dalam gerak bujursangkar yang dipercepat

Sistem referensi K 'yang bergerak dengan kecepatan variabel V (t) akan diperhitungkan (kecepatan ini adalah fungsi waktu), sehubungan dengan sistem inersia K. Menurut prinsip inersia, sebuah benda yang bebas gaya akan bergerak dengan kecepatan konstan v terhadap sistem K. Kecepatan v benda terhadap sistem yang dipercepat K 'memverifikasi jumlah kecepatan Galilea:

Akibatnya, v 'tidak bisa konstan. Ini berarti bahwa dalam sistem K 'hukum inersia tidak terpenuhi, karena terhadap K' suatu benda yang bebas gaya tidak memiliki gerak beraturan. Akhirnya, K 'adalah kerangka acuan non-inersia.

Diasumsikan bahwa, pada saat tertentu, percepatan sistem K' terhadap sistem K adalah A. Karena sebuah benda bebas mempertahankan kecepatan konstannya terhadap sistem inersia K, terhadap sistem K 'ia akan memiliki percepatan a' = -A. Tentu saja, percepatan yang diperoleh suatu benda sehubungan dengan sistem K 'akan memiliki percepatan yang tidak bergantung pada sifat-sifat benda; khusus, 'tidak tergantung pada massa objek.

Fakta ini memungkinkan untuk membangun analogi yang sangat penting antara gerak dalam sistem non-inersia dan gerak dalam medan. medan gravitasi, karena dalam medan gravitasi semua benda, tanpa bergantung pada massanya, memperoleh percepatan yang sama, dihitung dalam 9,81 m / dtk² untuk istilah planet bumi.

Hukum mekanika tidak berlaku dalam sistem yang dipercepat. Namun, persamaan dinamis dapat diubah sehingga persamaan tersebut juga berlaku untuk gerak suatu benda terhadap sistem non-inersia K '; itu cukup untuk memperkenalkan Gaya Inersia F *, sebanding dengan massa tubuh dan percepatan –A diperoleh sehubungan dengan K´ jika bebas dari interaksi.

Penting untuk dicatat bahwa Gaya Inersia F * berbeda dari gaya yang terkait dengan interaksi dalam dua hal: Pertama-tama, tidak ada Force –F * untuk melawannya untuk menyeimbangkan sistem. Dan kedua, keberadaan gaya inersia ini tergantung pada sistem yang dipertimbangkan. Dalam sistem inersia Hukum Newton untuk benda bebas adalah:

Tetapi untuk sistem referensi dipercepat dinyatakan:

Sistem Referensi Berputar

Kita akan mempertimbangkan sebuah benda yang menggambarkan lingkaran berjari-jari r dengan kecepatan konstan v, diambil terhadap sistem inersia K. Dengan referensi ini, tubuh akan mengalami percepatan, yang setara dengan:

Ini jika perubahan r, dari pusat keliling ke luar, dianggap positif. Sehubungan dengan sistem K 'yang asalnya bertepatan dengan pusat keliling dan yang berputar dengan kecepatan sudut, benda memiliki kecepatan tangensial v´T + r, dan percepatannya adalah:

Kemudian, antara percepatan benda terhadap K' dan percepatan terhadap K terdapat perbedaan:

Perbedaan percepatan antara kedua sistem ini dapat dijelaskan dengan adanya gaya inersia dalam sistem K ':

Dilengkapi dengan "m", massa benda, menyerupai hukum kedua Newton, dan bergantung pada jarak dari benda ke pusat keliling dan kecepatan tangensialnya v'T terhadap sistem putar K´. Istilah pertama sesuai dengan gaya radial yang menunjuk dari dalam ke luar, dan disebut Gaya Sentrifugal;istilah kedua sesuai dengan gaya radial yang mengarah ke luar atau ke dalam, sesuai dengan tanda positif atau negatif dari v´T, dan merupakan apa yang disebut gaya Coriolis untuk sebuah benda yang bergerak secara tangensial terhadap K´.

10 contoh Gerak Relatif dalam kehidupan sehari-hari :

1. Gerakan translasi Bumi, sehubungan dengan planet lain, yang titik pusatnya adalah Matahari.

2. Pergerakan rantai sepeda relatif terhadap pedal.

3. Turunnya lift di sebuah gedung, sehubungan dengan yang lain yang naik. Mereka tampak bergerak lebih cepat, karena di antara mereka mereka meningkatkan ilusi optik dari gerakan yang lain.

4. Dua mobil balap yang berada dalam posisi berdekatan selama kompetisi tampak bergerak sangat sedikit satu sama lain, tetapi ketika perspektif ditempatkan di seluruh trek, Anda dapat melihat kecepatan sebenarnya di mana mereka bepergian.

5. Atlet dalam maraton dikelompokkan dalam kerumunan, sehingga kecepatan kelompok dapat dilihat tetapi bukan kecepatan tunggal, sampai perspektif terfokus padanya. Akselerasinya paling diapresiasi jika dibandingkan dengan pesaing sebelumnya.

6. Ketika studi tentang proses fertilisasi dilakukan, kecepatan mikrometri spermatozoa yang terikat pada bakal biji ditangkap, seolah-olah kecepatan itu adalah kecepatan makroskopik. Jika kecepatan alami diamati dengan mata manusia, kecepatan itu tidak akan terlihat.

7. Pergeseran Galaksi di Alam Semesta berada pada urutan Kilometer setiap detik, tetapi tidak terdeteksi oleh luasnya ruang.

8. Sebuah wahana antariksa dapat mencatat kecepatannya sendiri sedemikian rupa sehingga di permukaan bumi akan sangat besar, tetapi mengamatinya dalam besaran luar angkasa, itu lambat.

9. Jarum jam juga berlaku untuk konsep gerak relatif, karena saat satu adalah bergerak satu ruang setiap detik, yang lain bergerak satu ruang setiap menit, dan yang terakhir masing-masing ruang jam.

10. Tiang listrik tampak melaju dengan kecepatan tinggi jika dilihat dari dalam mobil yang bergerak, tetapi sebenarnya dalam keadaan diam. Ini adalah salah satu contoh paling representatif dari gerak relatif.