Santykinio judesio pavyzdys

The santykinis judesys yra tas, kuris yra prisiimtas kūnas, judantis atskaitos sistemoje, kuri juda kitoje atskaitos sistemoje. Norint geriau jį suprasti, bus nustatytos referencinių rėmų sąvokos, kurios gali būti inercinės arba neinercinės.

Atskaitos sistema yra kūnų rinkinys, kurio atžvilgiu apibūdinamas judėjimas. Tokios sistemos, kad jose būtų tikrinamas inercijos dėsnis, tai yra Niutono judėjimo dėsniai, vadinamos inercinėmis sistemomis. Todėl bet kuri sistema, sklandžiai judanti inercinės sistemos atžvilgiu, taip pat yra inercinė.

Keliamas objektas, neturintis jį veikiančių jėgų, kuris juda greičiu v a atžvilgiu inercinė sistema K, ir daroma prielaida, kad kita K 'sistema K atžvilgiu verčia pastoviu greičiu V. Kadangi yra žinoma, kad objektui neveikia jokios jėgos, o sistema K yra inercinė, greitis v išliks pastovus. Laisvas objektas judės vienodai ir K 'sistemos atžvilgiu, todėl ši sistema taip pat yra inercinė.

Analizuodami laisvą kūno judėjimą, jūs negalite atskirti įvairių inercinių sistemų. Iš patirties nurodoma, kad

visi mechanikos dėsniai yra vienodi visose inercinėse sistemose, ir šis faktas vadinamas „Galileo reliatyvumo principu“.

Praktiškai „Galileo“ reliatyvumo principas reiškia, kad Stebėtojas yra viduje uždaroje patalpoje negalima atskirti, ar kambarys yra ramybės būsenoje, ar juda greičiu pastovus; tačiau galite atskirti sklandų judėjimą ir pagreitintą judėjimą.

Santykinio judesio pavyzdžiai

Pagreitinto tiesiojo judesio sistemos

Atsižvelgiant į inercinę sistemą K, bus atsižvelgta į atskaitos sistemą K ', judančią kintamu greičiu V (t) (šis greitis yra laiko funkcija). Pagal inercijos principą objektas be jėgų judės pastoviu greičiu v sistemos K atžvilgiu. Objekto greitis pagreitintos sistemos K 'atžvilgiu patikrina Galilėjos greičių sumą:

Vadinasi, v 'negali būti pastovus. Tai reiškia, kad sistemoje K 'neveikia inercijos dėsnis, nes K' atžvilgiu objektas, neturintis jėgų, neturi vienodo judėjimo. Galiausiai, K 'yra neinercinis atskaitos rėmas.

Manoma, kad tam tikru momentu sistemos K 'pagreitis K sistemos atžvilgiu yra A. Kadangi laisvas objektas išlaiko savo pastovų greitį inercinės sistemos K atžvilgiu, sistemos K 'atžvilgiu jis turės pagreitį a' = -A. Žinoma, pagreitis, kurį objektas įgyja sistemos K 'atžvilgiu, turės pagreitį, nepriklausomą nuo objekto savybių; konkrečiai, a 'nepriklauso nuo objekto masės.

Šis faktas leidžia nustatyti labai svarbią analogiją tarp judėjimo neinercinėje sistemoje ir judėjimo lauke. gravitacinis, atsižvelgiant į tai, kad gravitaciniame lauke visi kūnai, nepriklausomai nuo jų masės, įgyja tą patį pagreitį, apskaičiuotą pagal 9,81 m / s² Žemės planetos terminais.

Mechanikos dėsniai netinka pagreitintoje sistemoje. Tačiau dinamines lygtis galima pakeisti taip, kad jos galioja ir objekto judėjimui neinercinės sistemos K 'atžvilgiu; pakanka įvesti inercinę jėgą F *, proporcingą kūno masei ir pagreičiui –A, įgytam K atžvilgiu, jei ji neturi sąveikos.

Svarbu pažymėti, kad inercinė jėga F * skiriasi nuo jėgų, susijusių su sąveika dviem aspektais: Visų pirma, nėra jėgos –F *, kuri ją neutralizuotų, kad subalansuotų sistemą. Antra, šios inercinės jėgos egzistavimas priklauso nuo nagrinėjamos sistemos. Inercinėje sistemoje Niutono dėsnis laisvam objektui yra:

Tačiau pagreitintoje atskaitos sistemoje teigiama:

Besisukančios atskaitos sistemos

Mes apsvarstysime kūną, apibūdinantį r spindulio ratą su pastoviu greičiu v, paimtą inercinės sistemos K atžvilgiu. Remiantis šia nuoroda, kūnas turės pagreitį, kuris yra lygus:

Tai daroma, jei laikoma, kad r pokytis nuo apskritimo centro į išorę yra teigiamas. K ’sistemos, kurios pradžia sutampa su apskritimo centru ir sukasi kampiniu greičiu Ω, atžvilgiu kūnas turi tangentinį greitį v´T + Ωr, o jo pagreitis yra:

Tada tarp kūno pagreičio K 'atžvilgiu ir pagreičio K atžvilgiu yra skirtumas:

Šį abiejų sistemų pagreičių skirtumą galima paaiškinti inercinės jėgos buvimu sistemoje K ':

Kūno masė, papildyta „m“, primins antrąjį Niutono dėsnį ir priklauso nuo atstumas nuo kūno iki apskritimo centro ir jo tangentinis greitis v'T sistemos atžvilgiu sukamasis K´. Pirmasis terminas atitinka radialinę jėgą, nukreiptą iš vidaus į išorę ir vadinamą išcentrine jėga;antrasis terminas atitinka radialinę jėgą, nukreiptą į išorę arba į vidų, pagal teigiamą arba neigiamą v´T ženklą ir yra vadinamoji Koriolio jėga kūnui, kuris juda tangentiškai K atžvilgiu.

10 santykinio judėjimo kasdieniame gyvenime pavyzdžių:

1. Žemės judėjimas, lyginant su kitomis planetomis, kurių centrinis taškas yra Saulė.

2. Dviračių grandinės judėjimas, palyginti su pedalais.

3. Lifto nusileidimas pastate kito kylančio atžvilgiu. Atrodo, kad jie eina greičiau, nes tarp jų sustiprina kito judesio optinę iliuziją.

4. Du lenktyniniai automobiliai, kurie per varžybas eina į artimas pozicijas, atrodo labai judantys mažai vienas kitam, bet kai perspektyva išdėstyta visoje trasoje, galite pamatyti tikrąjį greitį jie keliauja.

5. Sportininkai maratone yra sugrupuoti į minią, todėl grupės greitis yra pastebimas, bet ne vienas greitis, kol perspektyva į jį nesusitelkia. Jo pagreitis geriausiai vertinamas, palyginti su ankstesniu varžovu.

6. Kai atliekamas apvaisinimo proceso tyrimas, fiksuojami spermatozoidų, sujungtų su kiaušialąste, mikrometriniai greičiai, tarsi tai būtų makroskopiniai greičiai. Jei žmogaus akimis būtų stebimas natūralus greitis, jie būtų nepastebimi.

7. Galaktikų pasislinkimas Visatoje vyksta maždaug kilometrų tvarka kiekvieną sekundę, tačiau erdvės platybė jo neaptinka.

8. Kosminis zondas gali užregistruoti savo greitį taip, kad Žemės paviršiuje jis būtų didžiulis, tačiau stebint jį kosmoso dydžiais, jis yra lėtas.

9. Laikrodžio rodyklės taip pat taikomos santykinio judesio sampratai, nes nors vienas yra kas sekundę juda viena erdvė, kita kas minutę, o paskutinė - viena valandą.

10. Maitinimo stulpai, atrodo, važiuoja greičiu žiūrėdami iš važiuojančio automobilio vidaus, tačiau iš tikrųjų jie yra ramybės būsenoje. Tai vienas reprezentatyviausių santykinio judesio pavyzdžių.