Relativ rörelseexempel

De relativ rörelse är den som antas i en kropp som rör sig inom en referensram, som rör sig inom en annan referensram. För att bättre förstå det kommer begreppen referensramar att upprättas, vilka kan vara tröghet eller icke-tröghet.

En referensram är den uppsättning kroppar med avseende på vilken rörelsen beskrivs. System så att tröghetslagen i dem verifieras, det vill säga Newtons rörelselagar, kallas tröghetssystem. Varje system som rör sig smidigt med avseende på ett tröghetssystem är därför också tröghet.

Ett föremål utan krafter som påverkar det ställs, som rör sig med en hastighet v med avseende på a tröghetssystem K, och det antas att ett annat system K 'översätts med avseende på K med konstant hastighet V. Eftersom det är känt att inga krafter verkar på objektet och systemet K är tröghet, kommer hastigheten v att förbli konstant. Det fria föremålet kommer att röra sig med enhetlighet även med avseende på K'-systemet, och följaktligen är detta system också tröghet.

När man analyserar kroppens fria rörelse kan man inte skilja mellan de olika tröghetssystemen. Av erfarenhet påpekas det

alla mekaniklagar är desamma i alla tröghetssystem, och detta faktum kallas "Galileos relativitetsprincip".

I praktiken betyder Galileos relativitetsprincip att observatören ligger inne ett stängt rum kan inte urskilja om rummet är i vila eller rör sig med hastighet konstant; dock kan du se skillnaden mellan jämn rörelse och accelererad rörelse.

Exempel på relativ rörelse

System i accelererad rätlinjig rörelse

Ett referenssystem K 'som rör sig med en variabel hastighet V (t) kommer att beaktas (denna hastighet är en funktion av tiden), med avseende på ett tröghetssystem K. Enligt tröghetsprincipen kommer ett objekt utan krafter att röra sig med konstant hastighet v i förhållande till systemet K. Objektets hastighet v med avseende på det accelererade systemet K 'verifierar den galiliska hastighetssumman:

Följaktligen kan v 'inte vara konstant. Detta innebär att i systemet K 'tröghetslagen inte uppfylls, eftersom med avseende på K' har ett föremål utan krafter inte en enhetlig rörelse. Slutligen är K 'en icke-tröghetsreferensram.

Det antas att, vid ett givet ögonblick, är accelerationen för system K 'med avseende på system K A. Eftersom ett fritt objekt bibehåller sin konstanta hastighet med avseende på tröghetssystemet K, kommer det med avseende på systemet K 'att ha en acceleration a' = -A. Naturligtvis kommer accelerationen som ett objekt förvärvar med avseende på systemet K 'att ha en acceleration som är oberoende av objektets egenskaper; specifikt beror a inte på objektets massa.

Detta faktum gör det möjligt att skapa en mycket viktig analogi mellan rörelse i ett icke-tröghetssystem och rörelse i ett fält. gravitation, med tanke på att i alla gravitationsfält alla kroppar, utan att bero på deras massa, får samma acceleration, beräknad i 9,81 m / s² i termer av planeten Jorden.

Mekanikens lagar finns inte i ett accelererat system. Emellertid kan de dynamiska ekvationerna ändras så att de också är giltiga för rörelse av ett objekt i förhållande till ett icke-tröghetssystem K '; det räcker att införa en tröghetskraft F *, proportionell mot kroppens massa och till accelerationen –A förvärvad med avseende på K´ om den är fri från interaktioner.

Det är viktigt att notera att tröghetskraften F * skiljer sig från krafterna relaterade till interaktioner i två avseenden: Först och främst finns det ingen Force –F * för att motverka den för att balansera systemet. Och för det andra är förekomsten av denna tröghetskraft beroende av vilket system som övervägs. I tröghetssystemet är Newtons lag för ett fritt objekt:

Men för det påskyndade referenssystemet anges:

Roterande referenssystem

Vi kommer att betrakta en kropp som beskriver en cirkel med radie r med konstant hastighet v, tagen med avseende på ett tröghetssystem K. Med denna referens kommer kroppen att ha en acceleration, vilket motsvarar:

Detta om förändringen i r, från centrum av omkretsen och utåt, antas vara positiv. Med avseende på ett K'-system vars ursprung sammanfaller med centrum av omkretsen och som roterar med en vinkelhastighet Ω, har kroppen en tangentiell hastighet v´T + Ωr, och dess acceleration är:

Sedan, mellan accelerationen av kroppen med avseende på K 'och accelerationen med avseende på K finns det en skillnad:

Denna skillnad i accelerationer mellan båda systemen kan förklaras av förekomsten i systemet K 'av en tröghetskraft:

Kompletterat med "m", kroppens massa, för att likna Newtons andra lag, och beror på avstånd från kroppen till centrum av omkretsen och dess tangentiella hastighet v'T med avseende på systemet roterande K´. Den första termen motsvarar en radiell kraft som pekar inifrån och ut och kallas Centrifugal Force;den andra termen motsvarar en radiell kraft som pekar utåt eller inåt, enligt det positiva eller negativa tecknet på v´T, och är den så kallade Coriolis-kraften för en kropp som rör sig tangentiellt med avseende på K´.

10 exempel på relativ rörelse i det dagliga livet:

1. Jordens translationella rörelse, i förhållande till de andra planeterna, vars mittpunkt är solen.

2. Cykelkedjans rörelse i förhållande till pedalernas.

3. Nedgången av en hiss i en byggnad, med avseende på en annan som stiger upp. De verkar gå snabbare, för mellan dem förstärker de den optiska illusionen av den andras rörelse.

4. Två racerbilar som går i nära position under en tävling verkar röra sig mycket lite för varandra, men när perspektivet placeras på hela banan kan du se den faktiska hastigheten med vilken de reser.

5. Idrottare i ett maraton grupperas i en folkmassa, så en grupphastighet är urskiljbar men inte en enda hastighet tills perspektivet är fokuserat på det. Dess acceleration uppskattas bäst jämfört med en tidigare konkurrent.

6. När studien av en befruktningsprocess utförs fångas de mikrometriska hastigheterna i spermierna bundna till ägglossningen, som om de var makroskopiska hastigheter. Om man observerade naturliga hastigheter med det mänskliga ögat skulle de vara omärkliga.

7. Förflyttningen av galaxerna i universum är i storleksordningen Kilometer varje sekund, men det kan inte detekteras av rymdens enorma omfattning.

8. En rymdsond kan registrera sin egen hastighet så att den på jordytan skulle vara enorm, men att observera den i rymdstorlekar är den långsam.

9. Klockans händer gäller också för begreppet relativ rörelse, för medan man är rör sig med hastigheten på ett mellanslag varje sekund, ett annat flyttar ett mellanslag varje minut och det sista mellanslaget var timme.

10. Kraftstänger verkar gå i hastighet när de ses inifrån i en rörlig bil, men de är faktiskt i vila. Det är ett av de mest representativa exemplen på relativ rörelse.