КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Движение тела в неинерциальных системах отсчета. Проявление поступательной силы инерции. Принцип эквивалентности.Неинерциальные системы отсчета (НСО) −системы отсчета, для которых не выполняется первый закон Ньютона (системы отсчета, которые движутся с ускорением относительно любой инерциальной системы отсчета).
При описании движения материальной точки (тела) в неинерциальной системе отсчета наряду с реально действующими на тело силами рассматриваются силы инерции. Все силы инерции имеют следующие общие свойства: 1. Они обусловлены не взаимодействием тел, а свойствами самих неинерциальных систем отсчета. Поэтому на силы инерции третий закон Ньютона не распространяется. 2. Существуют только в неинерциальных системах отсчета. 3. Все силы инерции, подобно силам тяготения, пропорциональны массе тела. Основное уравнение динамики в неинерциальных системах отсчета , где − масса тела; − ускорение тело в неинерциальной системе отсчета ; − постоянная угловая скорость, с которой вращается неинерциальная система вокруг оси, перемещающейся поступательно с ускорением относительно инерциальной системы ; − оставляющая радиус-вектора, перпендикулярная оси вращении и характеризующая положение частицы относительно этой оси; − скорость тела относительно неинерциальной системы . Поступательная сила инерции, обусловленная поступательным движением неинерциальной системы отсчета с ускорением : . Принцип эквивалентности: из равенства инертная масса = гравитационной массе тела следует, что система отсчета движетсяпоступательно с ускорение в отсутствии поля тяжести все физические процессы происходят так же, как и в неподвижной системе отсчета находящейся в соответв. поле тяготения (с ускорением свободного падения равному ускорению системы ), т.е. находясь в закрытой системе (т.е. не имея внешних ориентиров) никакими физическими экспериментами невозможно определить, движется данная система с ускорением или находится в поле тяготения. В этом и состоит принцип эквивалентности: система отсчета движется с ускорением неотличимо от присутствия соответственного однородного поля тяготения. Кинетическая энергия вращающегося тела: , где − момент инерции твердого тела относительно неподвижной оси вращения ; − угловая скорость вращения тела. Кинетическая энергия поступательного движения твердого тела: , где − масса твердого тела; − скорость поступательного движения тела. Полная кинетическая энергия твердого тела равна сумме кинетической энергии вращательного и кинетической энергии поступательного движения тела:
Для описания вращения твердого тела вводятся угловые координаты – углы Эйлера.При вращении твердого тела вокруг точки О, поворот описывается 3-мя углами: угол нутации, угол прецессии и угол собственного вращения. Плоское движение АТТ – движение тела, при котором траектории всех его точек лежат в параллельных плоскостях. Для плоского движения выполняется следствие из т. Эйлера – при плоском движении переход твердого тела из одного произвольного состояния в другое может быть осуществлен одним поворотом вокруг мгновенной оси движения. Момент импульса твердого тела относительно неподвижной оси вращения −величина, равная произведению момента инерции тела относительно неподвижной оси вращения и угловой скорости вращения тела: .
Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси: , произведение момента инерции твердого тела относительно неподвижной оси вращения на угловое ускорение тела равно моменту сил , действующих на тело относительно этой оси: Закон сохранения момента импульса −суммарный момент импульса замкнутой системы материальных точек не изменяется с течением времени: . Свободные оси вращения – оси, которые без специального закрепления сохраняют свое направление в пространстве.
|