Инерциальная и неинерциальная система отсчёта

Министерство сельского  хозяйства

Российской Федерации

Департамент научно -  технологической

политики и образования

Волгоградский государственный

Аграрный университет

 

 

 

Реферат

Инерциальная и неинерциальная система отсчёта

 

 

 

 Выполнила:

Студентка гр.С-11

Маценко Ю.В.

Проверила:

Никитина Н.С.

 

 

 

Волгоград 2012

 

 

 

План:

1. Свойства инерциальных систем отсчёта
2. Неинерциальная система отсчёта
3. Отличия инерциальных систем от неинерциальных
4. Заключение
5. Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства инерциальных систем отсчёта

Инерциальная  система отсчета - это система, в  которой тело, не взаимодействующее с другими телами сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Всякая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является ИСО. Согласно принципу относительности, все ИСО равноправны, и все законы физики инвариантны относительно перехода из одной ИСО в другую. Это значит, что проявления законов физики в них выглядят одинаково, и записи этих законов имеют одинаковую форму в разных ИСО.

Предположение о  существовании хотя бы одной ИСО  в изотропном пространстве приводит к выводу о существовании бесконечного множества таких систем, движущихся друг относительно друга со всевозможными постоянными скоростями. Если ИСО существуют, то пространство будет однородным и изотропным, а время — однородным; согласно теореме Нётер, однородность пространства относительно сдвигов даст закон сохранения импульса, изотропность приведёт к сохранению момента импульса, а однородность времени — к сохранению энергии движущегося тела.

Если скорости относительного движения ИСО, реализуемых  действительными телами, могут принимать  любые значения, связь между координатами и моментами времени любого «события»  в разных ИСО осуществляется преобразованиями Галилея.

В специальной теории относительности скорости относительного движения ИСО, реализуемых действительными телами, не могут превышать некоторой конечной скорости«C» (скорость распространения света в вакууме) и связь между координатами и моментами времени любого «события» в разных ИСО осуществляется преобразованиями Лоренца.

Связь с реальными  системами отсчёта

Абсолютно инерциальные системы представляют собой математическую абстракцию, естественно, в природе  не существующую. Однако существуют системы отсчёта, в которых относительное ускорение достаточно удалённых друг от друга тел (измеренное по эффекту Доплера) не превышает 10⁻¹⁰ м/с², например, Международная небесная система координат в сочетании с Барицентрическим динамическим временем дают систему, относительные ускорения в которой не превышают 1,5·10⁻¹⁰ м/с² (на уровне 1σ)^[3]. Точность экспериментов по анализу времени прихода импульсов от пульсаров, а вскоре — и астрометрических измерений, такова, что в ближайшее время должно быть измерено ускорение Солнечной системы при её движении в гравитационном поле Галактики, которое оценивается в   м/с²^[4].

С разной степенью точности и в зависимости от области  использования инерциальными системами  можно считать системы отсчёта, связанные с: Землёй, Солнцем, неподвижные относительно звезд.

Неинерциальная  система отсчёта

 

Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, не являющаяся инерциальной. Всякая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной, является неинерциальной.

При рассмотрении уравнений  движения тела в неинерциальной системе  отсчета необходимо учитывать дополнительные силы инерции. Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчёта. Для того, чтобы найти уравнение движения в неинерциальной системе отсчёта, нужно знать законы преобразования сил и ускорений при переходе от инерциальной системы к любой неинерциальной.

Классическая механика постулирует следующие два принципа:

1. время абсолютно, то есть промежутки времени между любыми двумя событиями одинаковы во всех произвольно движущихся системах отсчёта;
2. пространство абсолютно, то есть расстояние между двумя любыми материальными точками одинаково во всех произвольно движущихся системах отсчёта.

Эти два принципа позволяют  записывать уравнение движения материальной точки относительно любой неинерциальной системы отсчёта, в которой не выполняетсяпервый закон Ньютона.

Основное уравнение  динамики относительного движения материальной точки имеет вид:

,

где   — масса тела,   — ускорение тела относительно неинерциальной системы отсчёта,   — сумма всех внешних сил, действующих на тело,   — переносное ускорение тела,   — кориолисово ускорение тела.

Это уравнение может  быть записано в привычной форме Второго закона Ньютона, если ввести фиктивные силы инерции:

•  — переносная сила инерции
•  — сила Кориолиса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отличия систем.

В неинерциальных не действуют 3 закона Ньютона. В инерциальных выполняется второй закон Ньютона.  
При равенстве нулю внешних сил тело покоится или равномерно движется.  
 
Пример неинерциальной системы отсчёта - тормозящий автобус.  
На человека действует сила тяжести, сила трения ног о пол и сила реакции опоры.  
Все эти силы в сумме дают ноль. И человек должен оставаться в покое. Но при торможении автобуса человек начинает двигаться вперёд (по инерции).  
 
Инерциальная система отсчёта сама должна либо покоиться, либо равномерно и прямолинейно двигаться.  
Всё остальное - неинерциальные системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Все инерциальные системы инерциальны с той или иной точностью, абсолютной инерциальной системы нет. по мере повышения точности экспериментов можно обнаружить неинерциальность системы связанной с землей, еще боле высокая точность обнаружит неинерциальность системы связанной с солнцем и т.д..несмотря на это мы успешно применяем законы ньютона, т.к. неточности связанные с неинерциальностью земли крайне малы. но фактически во вселенной нет инерциальных систем отсчета, все системы отсчета неинерциальны. в этом их отличие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Александров, В.Н. Курс общей физики. Механика /В.Н. Александров, А.Я. Яшкин. - М.: Просвещение, 2007. - 210 с.
2. Архангельский, М.М. Курс физики. Механика / М.М. Архангельский. - М.: Просвещение, 2008. - 123 с.
3. Детлаф, А.А. Курс физики. Механика. Основы молекулярной физики и термодинамики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский, Л.Б. Милковская. - 4-е изд. испр. и допл. - М.: Высшая школа, 2008. - 135 с.
4. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Механика / Д.В. Сивухин. - М.: Просвещение, 2010. - 357 с.
5. Стрелков, С.П. Общий курс физики. Механика / С.П. Стрелков. - М.: Наука, 2007. - 152 с.
6. Ландау, Л.Д. Физика для всех. Физические тела / Л.Д. Ландау, Ф.И. Китайгородский. - М.: Наука, 2007. - 73 с.