Инерциальные системы отсчёта
Инерциальная система отсчёта — это система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы, взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
Любая система отсчёта, движущаяся по отношению к инерциальной системе отсчёта поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной системой отсчёта, т. е. в ней выполняется первый закон Ньютона.
Следовательно, инерциальных систем отсчёта может быть сколь угодно много.
Система отсчёта, движущаяся с ускорением по отношению к инерциальной системе отсчёта, не инерциальна и закон инерции в ней не выполняется.
Сказанное подтверждается опытом, изображённым на рис. 22. Сначала тележка движется прямолинейно и равномерно относительно земли (рис. 22, а). На ней находятся два шарика, один из которых лежит на горизонтальной поверхности, а другой подвешен на нити. Силы, действующие на каждый шарик по вертикали, уравновешены, по горизонтали никакие силы на шарики не действуют (силой сопротивления воздуха в данном случае можно пренебречь).
Шарики будут находиться в покое относительно тележки при любой скорости её движения (
и т. д.) относительно земли — главное, чтобы эта скорость была постоянна.
Но когда тележка попадает на песчаную насыпь (рис. 22, б), её скорость быстро уменьшается, в результате чего тележка останавливается. Во время торможения тележки оба шарика приходят в движение, т. е. изменяют свою скорость относительно тележки, хотя нет никаких сил, которые толкали бы их.
Здесь первой (условно неподвижной) системой отсчёта является земля. Второй системой отсчёта, движущейся относительно первой, является тележка. Пока тележка двигалась прямолинейно и равномерно, шарики находились в состоянии покоя относительно тележки, т. е. закон инерции выполнялся. Как только тележка начала тормозить, т. е. начала двигаться с ускорением относительно первой инерциальной системы отсчёта (земли), закон инерции перестал выполняться.
Если относительно какой-нибудь системы отсчёта тело движется с ускорением, не вызванным действием на него других тел, то такую систему называют не инерциальной.
В не инерциальных системах отсчёта основное положение механики о том, что ускорение тела вызывается воздействием на него других тел, не выполняется.
Следует отметить, что невозможно найти строго инерциальную систему отсчёта. Реальная система отсчёта всегда связывается с каким-нибудь конкретным телом (землёй, корпусом корабля или самолёта и т. п.), по отношению к которому и изучается движение различных объектов. Поскольку все реальные тела движутся с тем или иным ускорением, любая реальная система отсчёта может рассматриваться как инерциальная лишь приближенно.
С очень высокой степенью точности инерциальной можно считать гелиоцентрическую систему, связанную с центром Солнца и с координатными осями, направленными на три далёкие звезды. Эта система используется в задачах небесной механики и космонавтики. Для решения большинства технических задач инерциальной системой отсчёта можно считать любую систему, жёстко связанную с землёй (или с любым телом, которое покоится или движется равномерно и прямолинейно относительно поверхности земли).
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Вращательное движение твёрдого тела в физике |
| Первый закон Ньютона в физике |
| Принцип относительности Галилея в физике |
| Взаимодействие в физике |
