воскресенье, 23 декабря 2012 г.

[Физика билет 7] Законы Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Сила, масса, их единицы измерения. Принцип относительности Галилея. Силы инерции.

Законы Ньютона.

Первый
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.


Второй
В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.


Третий
Материальные точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:


Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.

Инерциальная система отсчета - система отсчета, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная воздействию других тел, движется равномерно и прямолинейно, или, как говорят, по инерции.

Неинерциальная система отсчета  - система отсчета, движущаяся относительно инерциальной системы отсчета с ускорением.


Сила, масса, их единицы измерения.

Сила - векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело изменяет свой импульс (Ньютон = 1 кг * м / c^2)

Масса тела - физическая величина являющаяся мерой его инерционных и гравитационных свойств. (1 килограмм)

Принцип относительности Галилея.


Все инерциальные системы отсчета по своим механическим свойствам эквивалентны друг другу.



Силы инерции.

Силы инерции — силыобусловленные ускоренным движением неинерциальной системы отсчета (НСО) относительно инерциальной системы отсчета (ИСО). Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета: , где
  — сила, действующая на тело со стороны других тел;
  — сила инерции, действующая на тело относительно поступательно движущейся НСО.  — ускорение НСО относительно ИСО. Она появляется, например, в самолете при разгоне на взлетной полосе;
  — центробежная сила инерции, действующая на тело относительно вращающейся НСО.  — угловая скорость НСО относительно ИСО,  — расстояние от тела до центра вращения;
  — кориолисова сила инерции, действующая на тело, движущееся со скоростью  относительно вращающейся НСО.   — угловая скорость НСО относительно ИСО (вектор направлен вдоль оси вращения в соответствии с правилом правого винта).
ВЫВОД ФОРМУЛЫ СИЛЫ КОРИОЛИСА
Пусть, материальная точка, движущаяся относительно вращающейся системы отсчета (ВСО) по прямой, проходящей через ось вращения, переместилась из точки A в точку B.

 — скорость материальной точки относительно ВСО.
Изменение относительной скорости движения материальной точки после перемещения:
.
Переносные скорости материальной точки в точках A и B:
,
.
Составляющие перемещения материальной точки:
,
.
Изменение абсолютной (относительно ИСО) скорости материальной точки:
,
,
,
,
.
Ускорение материальной точки относительно ИСО:
.
Сила инерции направлена в сторону противоположную ускорению и равна по величине силе, вызывающей ускоренное движение материальной точки относительно ИСО:

, где
 — центробежная сила инерции;
 — кориолисова сила инерции (сила Кориолиса).
Выражение для силы инерции не изменится, если материальная точка будет двигаться перпендикулярно прямой, проходящей через ось вращения — убедитесь самостоятельно!