Gamle filosoffer forsøgte at forstå essensen af bevægelse, at afsløre stjernernes og solens indflydelse på en person. Derudover har folk altid forsøgt at identificere de kræfter, der virker på et materielt punkt i processen med dets bevægelse, såvel som i et øjebliks hvile.
Aristoteles mente, at i fravær af bevægelse påvirkes kroppen ikke af nogen kræfter. Lad os prøve at finde ud af, hvilke referencerammer der kaldes inerti, vi vil give eksempler på dem.
Hviletilstand
I hverdagen er det svært at opdage en sådan tilstand. I næsten alle typer af mekanisk bevægelse antages tilstedeværelsen af uvedkommende kræfter. Årsagen er friktionskraften, som ikke tillader mange genstande at forlade deres oprindelige position, for at forlade hviletilstanden.
I betragtning af eksempler på inertielle referencesystemer, bemærker vi, at de alle svarer til Newtons 1. lov. Først efter dets opdagelse var det muligt at forklare hviletilstanden, at angive de kræfter, der i denne tilstand virker på kroppen.
Formulering af Newtons 1. lov
I den moderne fortolkning forklarer han eksistensen af koordinatsystemer, i forhold til hvilke man kan betragte fraværet af eksterne kræfter, der virker på et materielt punkt. Fra Newtons synspunkt kaldes referencesystemer inerti, som giver os mulighed for at overveje bevarelsen af kroppens hastighed over lang tid.
Definitioner
Hvilke referencerammer er inerti? Eksempler på dem studeres i skolens fysikkursus. Inertiereferencesystemer anses for at være dem, med hensyn til hvilke materialepunktet bevæger sig med konstant hastighed. Newton præciserede, at ethvert legeme kan være i en lignende tilstand, så længe der ikke er behov for at anvende kræfter på det, der kan ændre en sådan tilstand.
I virkeligheden er inertiloven ikke opfyldt i alle tilfælde. Ved at analysere eksempler på inerti og ikke-inertielle referencerammer, overvej en person, der holder fast i gelænderne i et køretøj i bevægelse. Når en bil bremser kraftigt, bevæger en person sig automatisk i forhold til køretøjet, på trods af fraværet af en ekstern kraft.
Det viser sig, at ikke alle eksempler på en inerti-referenceramme svarer til formuleringen af 1 Newtons lov. For at tydeliggøre loven om inerti blev der indført en raffineret definition af referencesystemer, hvor den er upåklageligt opfyldt.
Typer af referencesystemer
Hvilke referencesystemer kaldes inerti? Det bliver snart klart. "Giv eksempler på inertielle referencesystemer, hvor 1 Newtons lov er opfyldt" -en lignende opgave tilbydes skoleelever, der har valgt fysik til eksamen i niende klasse. For at kunne klare opgaven er det nødvendigt at have en idé om inerti og ikke-inertielle referencerammer.
Inerti involverer bevarelse af hvile eller ensartet retlinet bevægelse af kroppen, så længe kroppen er i isolation. "Isolerede" kroppe er dem, der ikke er forbundet, ikke interagerer, er fjernet fra hinanden.
Lad os overveje nogle eksempler på en inerti-referenceramme. Hvis man antager en stjerne i galaksen som referenceramme snarere end en bus i bevægelse, vil implementeringen af inertiloven for passagerer, der holder fast i skinnerne, være fejlfri.
Under bremsning vil dette køretøj fortsætte med at bevæge sig ensartet i en lige linje, indtil det bliver påvirket af andre kroppe.
Hvilke eksempler på en inerti-referenceramme kan du give? De bør ikke have en forbindelse med den analyserede krop, påvirke dens inerti.
Det er for sådanne systemer, at Newtons 1. lov er opfyldt. I det virkelige liv er det svært at overveje en krops bevægelse i forhold til inerti-referencerammer. Det er umuligt at komme til en fjern stjerne for at udføre jordbaserede eksperimenter fra den.
Jorden accepteres som betingede referencesystemer, på trods af at den er forbundet med objekter placeret på den.
Det er muligt at beregne accelerationen i inertiereferencerammen, hvis vi betragter Jordens overflade som referencerammen. I fysik er der ingen matematisk registrering af Newtons 1. lov, men det er ham, der er grundlaget forafledning af mange fysiske definitioner og termer.
Eksempler på inertielle referencerammer
Skolestuderende har nogle gange svært ved at forstå fysiske fænomener. Niendeklasser tilbydes opgaven med følgende indhold:”Hvilke referencerammer kaldes inerti? Giv eksempler på sådanne systemer. Antag, at vognen med bolden til at begynde med bevæger sig på en flad overflade med konstant hastighed. Derefter bevæger den sig langs sandet, som et resultat, bliver bolden sat i accelereret bevægelse, på trods af at ingen andre kræfter virker på den (deres samlede effekt er nul).
essensen af det, der sker, kan forklares ved, at mens det bevæger sig på en sandet overflade, holder systemet op med at være inerti, det har en konstant hastighed. Eksempler på inertielle og ikke-inertielle referencerammer angiver, at deres overgang sker inden for et bestemt tidsrum.
Når kroppen accelererer, har dens acceleration en positiv værdi, og ved bremsning bliver dette tal negativt.
Krumlineær bevægelse
I forhold til stjernerne og Solen udføres Jordens bevægelse langs en krum bane, som har form som en ellipse. Den referenceramme, hvor centrum er på linje med Solen, og akserne er rettet mod bestemte stjerner, vil blive betragtet som inerti.
Bemærk, at enhver referenceramme, der vil bevæge sig i en lige linje og ensartet i forhold til den heliocentriskesystemet er inerti. Kurvilineær bevægelse udføres med en vis acceleration.
I betragtning af det faktum, at Jorden bevæger sig rundt om sin akse, bevæger referencerammen, som er forbundet med dens overflade, i forhold til den heliocentriske sig med en vis acceleration. I en sådan situation kan vi konkludere, at referencerammen, som er forbundet med jordens overflade, bevæger sig med acceleration i forhold til heliocentrikken, så den kan ikke betragtes som inerti. Men værdien af accelerationen af et sådant system er så lille, at det i mange tilfælde i væsentlig grad påvirker de særlige forhold ved de mekaniske fænomener, der betragtes i forhold til det.
For at løse praktiske problemer af teknisk karakter er det sædvanligt at betragte den referenceramme, der er stift forbundet med jordens overflade, som inerti.
Galilean Relativity
Alle inertielle referencerammer har en vigtig egenskab, som er beskrevet af relativitetsprincippet. Dens essens ligger i, at ethvert mekanisk fænomen under de samme startbetingelser udføres på samme måde, uanset den valgte referenceramme.
Ligelighed af ISO ifølge relativitetsprincippet er udtrykt i følgende bestemmelser:
- I sådanne systemer er mekanikkens love de samme, så enhver ligning, der beskrives af dem, udtrykt i termer af koordinater og tid, forbliver uændret.
- Resultaterne af igangværende mekaniske eksperimenter gør det muligt at fastslå, om referencerammen vil være i ro, eller om den gørretlinet ensartet bevægelse. Ethvert system kan betinget genkendes som stationært, hvis det andet på samme tid bevæger sig i forhold til det med en bestemt hastighed.
- Mekanikkens ligninger forbliver uændrede med hensyn til koordinattransformationer i tilfælde af overgang fra et system til et andet. Du kan beskrive det samme fænomen i forskellige systemer, men deres fysiske natur vil ikke ændre sig.
Problemløsning
Første eksempel.
Beslut om inertiereferencen er: a) en kunstig jordens satellit; b) børneattraktion.
Svar. I det første tilfælde er der ikke tale om et inertiereferencesystem, da satellitten bevæger sig i kredsløb under påvirkning af tyngdekraften, derfor sker bevægelsen med en vis acceleration.
Attraktionen kan heller ikke betragtes som et inertisystem, da dens rotationsbevægelse sker med en vis acceleration.
Andet eksempel.
Rapporteringssystemet er fast forbundet med elevatoren. I hvilke situationer kan det kaldes inerti? Hvis elevatoren: a) falder ned; b) bevæger sig jævnt op; c) stiger hurtigt d) jævnt rettet nedad.
Svar. a) I frit fald vises acceleration, så referencerammen, der er knyttet til elevatoren, vil ikke være inerti.
b) Med ensartet bevægelse af elevatoren er systemet inerti.
c) Når man bevæger sig med en vis acceleration, betragtes referencerammen som inerti.
d) Elevatoren bevæger sig langsomt, har en negativ acceleration, så du kan ikkekald referencerammen inertial.
Konklusion
I hele dens eksistens har menneskeheden forsøgt at forstå de fænomener, der opstår i naturen. Forsøg på at forklare relativiteten af bevægelse blev lavet af Galileo Galilei. Det lykkedes Isaac Newton at udlede loven om inerti, som begyndte at blive brugt som hovedpostulatet i beregninger i mekanik.
På nuværende tidspunkt omfatter kropspositionsdetektionssystemet kroppen, enheden til at bestemme tiden samt koordinatsystemet. Afhængigt af om kroppen er i bevægelse eller stationær, er det muligt at karakterisere positionen af et bestemt objekt i det ønskede tidsrum.
