Приклад відносного руху

відносний рух - це той, який передбачається в тіло, що рухається в межах системи відліку, який рухається в межах іншої системи відліку. Для кращого його розуміння буде встановлено поняття опорних систем, які можуть бути інерційними та неінерціальними.

Система відліку - це сукупність тіл, щодо яких описується рух. Такі системи, що в них перевіряється Закон інерції, тобто Закони руху Ньютона, називаються інерційними системами. Отже, будь-яка система, яка плавно рухається щодо інерційної системи, також є інерційною.

Позитивний об'єкт, вільний від сил, що впливають на нього, рухається зі швидкістю v відносно a інерціальна система K, і передбачається, що інша система K 'перекладається відносно K з постійною швидкістю В. Оскільки відомо, що на об'єкт не діють сили, а система K є інерційною, швидкість v залишатиметься постійною. Вільний об'єкт рухатиметься рівномірно також щодо системи K ', і, отже, ця система також є інерційною.

Аналізуючи вільний рух тіла, ви не можете розрізнити різні інерційні системи. З досвіду вказується, що

всі закони механіки однакові в усіх інерційних системах, і цей факт називається "Принцип відносності Галілея".

На практиці Принцип відносності Галілея означає, що Спостерігач знаходиться всередині закрита кімната не здатна розрізнити, чи кімната перебуває в стані спокою або рухається зі швидкістю постійний; однак можна визначити різницю між плавним рухом та прискореним рухом.

Приклади відносного руху

Системи в прискореному прямолінійному русі

Буде врахована система відліку K ', яка рухається зі змінною швидкістю V (t) (ця швидкість є функцією часу) щодо інерційної системи K. Відповідно до принципу інерції, вільний від сил об’єкт буде рухатися з постійною швидкістю v відносно системи К. Швидкість v об'єкта по відношенню до прискореної системи K 'перевіряє галілеєву суму швидкостей:

Отже, v 'не може бути постійним. Це означає, що в системі K 'закон інерції не виконується, оскільки щодо K' об'єкт, вільний від сил, не має рівномірного руху. Нарешті, K 'є неінерціальною системою відліку.

Будемо вважати, що в даний момент часу прискорення системи K 'відносно системи K дорівнює A. Оскільки вільний об'єкт зберігає свою постійну швидкість відносно інерційної системи K, по відношенню до системи K 'він матиме прискорення a' = -A. Звичайно, прискорення, яке об'єкт набуває щодо системи K ', матиме прискорення, яке не залежить від властивостей об'єкта; конкретно, a 'не залежить від маси об'єкта.

Цей факт дозволяє встановити дуже важливу аналогію між рухом у неінерціальній системі та рухом у полі. гравітаційне, враховуючи, що в гравітаційному полі всі тіла, незалежно від їх маси, набувають однакового прискорення, обчислене в 9,81 м / с² для планети Земля.

Закони механіки не діють у прискореній системі. Однак динамічні рівняння можуть бути змінені таким чином, що вони також дійсні для руху об'єкта щодо неінерціальної системи K '; досить ввести Інерційну силу F *, пропорційну масі тіла та прискоренню –А, набутому щодо K´, якщо воно вільне від взаємодій.

Важливо зазначити, що Інерційна сила F * відрізняється від сил, пов’язаних із взаємодією, у двох аспектах: Перш за все, не існує Сили –F *, яка би протидіяла їй, щоб збалансувати систему. По-друге, існування цієї сили інерції залежить від розглянутої системи. В інерційній системі Закон Ньютона для вільного об'єкта є:

Але для прискореної системи відліку зазначено:

Обертові довідкові системи

Ми розглянемо тіло, яке описує коло радіуса r з постійною швидкістю v, взятого щодо інерціальної системи K. З цим посиланням тіло матиме прискорення, яке еквівалентно:

Це якщо зміна r від центру окружності назовні вважається додатною. Щодо системи K ', початок якої збігається з центром окружності і яка обертається з кутовою швидкістю Ω, тіло має тангенціальну швидкість v´T + Ωr, і її прискорення:

Тоді між прискоренням тіла відносно K 'та прискоренням відносно K є різниця:

Цю різницю в прискореннях між обома системами можна пояснити існуванням в системі K 'інерційної сили:

Доповнений "m", маса тіла, що нагадує другий закон Ньютона, і залежить від відстань від тіла до центру окружності та його тангенціальна швидкість v'T відносно системи поворотний K´. Перший член відповідає радіальній силі, яка вказує зсередини назовні, і називається відцентровою силою;другий доданок відповідає радіальній силі, спрямованій назовні або всередину, згідно з позитивним чи негативним знаком v´T, і є так званою силою Коріоліса для тіла, яке рухається по дотичній відносно K´.

10 прикладів відносного руху в повсякденному житті:

1. Поступальний рух Землі по відношенню до руху інших планет, центральною точкою яких є Сонце.

2. Рух велосипедного ланцюга відносно руху педалей.

3. Спуск ліфта в будівлі відносно іншого, що піднімається. Здається, вони йдуть швидше, оскільки між ними вони посилюють оптичну ілюзію руху іншого.

4. Два гоночні машини, які потрапляють у близькі позиції під час змагань, здається, дуже рухаються мало один до одного, але коли перспектива розміщена на всій доріжці, ви можете побачити фактичну швидкість, з якою вони подорожують.

5. Спортсмени в марафоні згруповані в натовп, тому групова швидкість помітна, але не одна швидкість, поки перспектива не сфокусована на ній. Його прискорення найкраще оцінюється в порівнянні з попереднім конкурентом.

6. Коли проводиться дослідження процесу запліднення, мікрометричні швидкості сперматозоїдів, прив’язаних до яйцеклітини, фіксуються, як ніби це макроскопічні швидкості. Якби природні швидкості спостерігалися людським оком, вони були б непомітні.

7. Переміщення галактик у Всесвіті становить близько кілометрів щосекунди, але це неможливо виявити простором простору.

8. Космічний зонд може зареєструвати свою власну швидкість настільки, що на поверхні Землі вона буде величезною, але спостерігаючи її в космічних величинах, вона повільна.

9. Стрілки годинника також застосовуються до поняття відносного руху, бо поки одне є переміщує один пробіл щосекунди, інший переміщує по одному пробілу щохвилини, а останній пробіл кожен год.

10. Здається, силові стовпи рухаються зі швидкістю, якщо дивитись зсередини рухомого автомобіля, але вони насправді перебувають у стані спокою. Це один з найбільш репрезентативних прикладів відносного руху.