Oude filosofen probeerden de essentie van beweging te begrijpen, om de invloed van sterren en de zon op een persoon te onthullen. Bovendien hebben mensen altijd geprobeerd de krachten te identificeren die inwerken op een materieel punt in het bewegingsproces, evenals op een moment van rust.
Aristoteles geloofde dat bij afwezigheid van beweging, het lichaam niet wordt beïnvloed door krachten. Laten we proberen uit te zoeken welke referentiekaders inertiaal worden genoemd, we zullen er voorbeelden van geven.
Rusttoestand
In het dagelijks leven is het moeilijk om zo'n aandoening te detecteren. Bij bijna alle soorten mechanische bewegingen wordt uitgegaan van externe krachten. De reden is de wrijvingskracht, waardoor veel objecten hun oorspronkelijke positie niet kunnen verlaten, om de rusttoestand te verlaten.
Als we voorbeelden van traagheidsreferentiesystemen beschouwen, merken we op dat ze allemaal overeenkomen met de eerste wet van Newton. Pas na zijn ontdekking was het mogelijk om de rusttoestand te verklaren, om de krachten aan te duiden die in deze toestand op het lichaam werken.
Formulering van de eerste wet van Newton
In de moderne interpretatie verklaart hij het bestaan van coördinatenstelsels, ten opzichte waarvan men de afwezigheid van externe krachten op een materieel punt kan beschouwen. Vanuit het oogpunt van Newton worden referentiesystemen traagheid genoemd, waardoor we het behoud van de snelheid van het lichaam over een lange tijd kunnen beschouwen.
Definities
Welke referentiekaders zijn traag? Voorbeelden hiervan worden bestudeerd in de cursus natuurkunde op school. Traagheidsreferentiesystemen worden beschouwd als die ten opzichte waarvan het materiaalpunt met een constante snelheid beweegt. Newton verduidelijkte dat elk lichaam zich in een vergelijkbare toestand kan bevinden zolang er geen krachten op hoeven te worden uitgeoefend die een dergelijke toestand kunnen veranderen.
In werkelijkheid wordt niet in alle gevallen voldaan aan de wet van traagheid. Analyseer voorbeelden van traagheids- en niet-traagheidsreferentiekaders, denk aan een persoon die de leuningen vasthoudt in een bewegend voertuig. Wanneer een auto scherp remt, beweegt een persoon automatisch ten opzichte van het voertuig, ondanks de afwezigheid van een externe kracht.
Het blijkt dat niet alle voorbeelden van een inertiaalstelsel overeenkomen met de formulering van de wet van 1 Newton. Om de wet van traagheid te verduidelijken, werd een verfijnde definitie van referentiesystemen geïntroduceerd waarin onberispelijk wordt voldaan.
Soorten referentiesystemen
Welke referentiesystemen worden traagheid genoemd? Het zal snel duidelijk worden. "Geef voorbeelden van traagheidsreferentiesystemen waarin aan de wet van 1 Newton is voldaan" -een soortgelijke taak wordt aangeboden aan scholieren die in de negende klas natuurkunde als examen hebben gekozen. Om de taak aan te kunnen, is het noodzakelijk om een idee te hebben van inertiële en niet-inertiële referentiekaders.
Traagheid omvat het behoud van rust of uniforme rechtlijnige beweging van het lichaam zolang het lichaam geïsoleerd is. "Geïsoleerde" lichamen zijn die die niet verbonden zijn, geen interactie hebben, van elkaar verwijderd zijn.
Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden van een inertiaal referentiekader. Uitgaande van een ster in de melkweg als referentiekader, in plaats van een rijdende bus, zal de implementatie van de traagheidswet voor passagiers die zich aan de rails vasthouden vlekkeloos verlopen.
Tijdens het remmen blijft dit voertuig gelijkmatig in een rechte lijn rijden totdat het wordt beïnvloed door andere lichamen.
Welke voorbeelden van een inertiaal referentiekader kun je geven? Ze mogen geen verband houden met het geanalyseerde lichaam, de traagheid ervan beïnvloeden.
Voor dergelijke systemen wordt aan de eerste wet van Newton voldaan. In het echte leven is het moeilijk om de beweging van een lichaam te beschouwen ten opzichte van inertiële referentiekaders. Het is onmogelijk om bij een verre ster te komen om er terrestrische experimenten mee uit te voeren.
De aarde wordt geaccepteerd als voorwaardelijke referentiesystemen, ondanks het feit dat ze wordt geassocieerd met objecten die erop zijn geplaatst.
Het is mogelijk om de versnelling in het inertiaalstelsel te berekenen als we het aardoppervlak als het referentiekader beschouwen. In de natuurkunde is er geen wiskundig verslag van de eerste wet van Newton, maar hij is het die de basis vormt voorafleiding van vele fysieke definities en termen.
Voorbeelden van inertiële referentiekaders
Schoolstudenten vinden het soms moeilijk om fysieke verschijnselen te begrijpen. Negende-klassers krijgen de taak van de volgende inhoud aangeboden: “Welke referentiekaders worden traagheid genoemd? Geef voorbeelden van dergelijke systemen. Stel dat het karretje met de bal aanvankelijk met constante snelheid over een vlakke ondergrond beweegt. Vervolgens beweegt het langs het zand, waardoor de bal in een versnelde beweging komt, ondanks het feit dat er geen andere krachten op inwerken (hun totale effect is nul).
De essentie van wat er gebeurt, kan worden verklaard door het feit dat het systeem tijdens het bewegen op een zandig oppervlak niet langer traag is, maar een constante snelheid heeft. Voorbeelden van inertiële en niet-inertiële referentiekaders geven aan dat hun overgang in een bepaalde tijdsperiode plaatsvindt.
Wanneer het lichaam versnelt, heeft de versnelling een positieve waarde, en bij het remmen wordt dit cijfer negatief.
Curvilineaire beweging
Ten opzichte van de sterren en de zon, wordt de beweging van de aarde uitgevoerd langs een kromlijnig traject, dat de vorm heeft van een ellips. Dat referentiekader, waarin het centrum is uitgelijnd met de zon, en de assen zijn gericht op bepaalde sterren, wordt als traagheid beschouwd.
Merk op dat elk referentiekader dat in een rechte lijn en uniform zal bewegen ten opzichte van het heliocentrischesysteem is traag. De kromlijnige beweging wordt met enige versnelling uitgevoerd.
Gezien het feit dat de aarde om haar as beweegt, beweegt het referentiekader, dat met het oppervlak wordt geassocieerd, met enige versnelling ten opzichte van de heliocentrische bewegingen. In een dergelijke situatie kunnen we concluderen dat het referentiekader, dat verbonden is met het aardoppervlak, met een versnelling beweegt ten opzichte van het heliocentrische, dus het kan niet als traagheid worden beschouwd. Maar de waarde van de versnelling van een dergelijk systeem is zo klein dat het in veel gevallen een significante invloed heeft op de specifieke kenmerken van de mechanische fenomenen die ermee verband houden.
Om praktische problemen van technische aard op te lossen, is het gebruikelijk om het referentiekader dat star verbonden is met het aardoppervlak als inertiaal te beschouwen.
Galilese relativiteitstheorie
Alle inertiële referentiekaders hebben een belangrijke eigenschap, die wordt beschreven door het relativiteitsprincipe. De essentie ervan ligt in het feit dat elk mechanisch fenomeen onder dezelfde beginvoorwaarden op dezelfde manier wordt uitgevoerd, ongeacht het gekozen referentiekader.
Gelijkheid van ISO volgens het relativiteitsprincipe wordt uitgedrukt in de volgende bepalingen:
- In dergelijke systemen zijn de wetten van de mechanica hetzelfde, dus elke vergelijking die ze beschrijven, uitgedrukt in coördinaten en tijd, blijft ongewijzigd.
- De resultaten van lopende mechanische experimenten maken het mogelijk om vast te stellen of het referentiekader in rust zal zijn, of dat hetrechtlijnige eenparige beweging. Elk systeem kan voorwaardelijk als stationair worden herkend als het andere tegelijkertijd met een bepaalde snelheid ten opzichte van het systeem beweegt.
- De mechanica-vergelijkingen blijven onveranderd met betrekking tot coördinaattransformaties in het geval van overgang van het ene systeem naar het andere. Je kunt hetzelfde fenomeen in verschillende systemen beschrijven, maar hun fysieke aard zal niet veranderen.
Probleemoplossing
Eerste voorbeeld.
Bepaal of het inertiaalstelsel: a) een kunstmatige satelliet van de aarde is; b) attractie voor kinderen.
Antwoord. In het eerste geval is er geen sprake van een traagheidsreferentiesysteem, aangezien de satelliet onder invloed van de zwaartekracht in een baan om de aarde beweegt en de beweging dus met enige versnelling plaatsvindt.
De aantrekkingskracht kan ook niet worden beschouwd als een traagheidssysteem, omdat de rotatiebeweging ervan met enige versnelling plaatsvindt.
Tweede voorbeeld.
Het rapportagesysteem is stevig verbonden met de lift. In welke situaties kan het traagheid worden genoemd? Als de lift: a) naar beneden v alt; b) beweegt gelijkmatig omhoog; c) stijgt snel d) gelijkmatig naar beneden gericht.
Antwoord. a) Bij vrije val verschijnt versnelling, dus het referentiekader dat bij de lift hoort, zal niet traag zijn.
b) Bij een gelijkmatige beweging van de lift is het systeem traag.
c) Bij beweging met enige versnelling wordt het referentiekader als traagheid beschouwd.
d) De lift beweegt langzaam, heeft een negatieve versnelling, dus dat kan nietnoem het referentiekader traagheid.
Conclusie
Gedurende de hele tijd van zijn bestaan heeft de mensheid geprobeerd de verschijnselen die in de natuur voorkomen te begrijpen. Pogingen om de relativiteit van beweging uit te leggen werden gedaan door Galileo Galilei. Isaac Newton slaagde erin de traagheidswet af te leiden, die als het belangrijkste postulaat in berekeningen in de mechanica begon te worden gebruikt.
Op dit moment omvat het lichaamspositiedetectiesysteem het lichaam, het apparaat voor het bepalen van de tijd, evenals het coördinatensysteem. Afhankelijk van of het lichaam beweegt of stilstaat, is het mogelijk om de positie van een bepaald object in de gewenste tijdsperiode te karakteriseren.
