Лекция 11. 1. Системы координат, в которых все ускорения обусловлены действием каких-либо сил, возникающих в результате взаимодействия тел

Основные выводы.

1. Системы координат, в которых все ускорения обусловлены действием каких-либо сил, возникающих в результате взаимодействия тел, называются инерциальными. Если система координат движется относительно инерциальной системы прямолинейно с постоянной скоростью, то она также является инерциальной. В инерциальной системе выполняются законы механики Ньютона и все их следствия. Это и есть принцип относительности Галилея.

Переход от системы К в систему К', двигающуюся с относительной постоянной скоростью u, осуществляется с помощью преобразования Галилея:

х' = x – ut, y' = y, z' = z, t' = t.

При этом скорость преобразуется следующим образом:

.

2. Ускорения и силы остаются неизменными при преобразованиях Галилея (w' = w и F' = F).

Если законы сохранения импульса и полной механической энергии выполняются в системе К, то они справедливы и в системе К'. Говорят, что законы механики инвариантны относительно преобразований Галилея.

3. Если система К' движется относительно инерциальной системы К с ускорением , то такую систему называют неинерциальной.

Если тело m движется в системе К под действием силы F с ускорением , то в системе К' оно будет иметь ускорение

,

т.е. двигаться так, как будто на него действует дополнительная сила , не вызываемая действием других тел. Такие силы называются силами инерции. Их введение позволяет использовать законы механики в неинерциальных системах.

4. В неинерциальных системах, вращающихся с угловой скоростью w, возникает центробежная сила инерции F _ц.б. = m w² R.

Центробежная сила инерции, связанная с суточным вращением Земли приводит к зависимости силы тяжести от географической широты места наблюдения j:

P_ф = P _о – m w R cos² j

5. На тело, двигающееся во вращающейся системе со скоростью , действует сила Кориолиса

.

В частности, силой Кориолиса объясняется закон Бэра — подмывание правого берега рек текущих по меридиану в Северном полушарии.

Дата добавления: 2014-01-06