Matematisk er bevegelsen til et legeme (eller et materiell punkt) i forhold til en valgt referanseramme beskrevet av ligninger som fastslår hvordan den endrer seg over tid t koordinater som bestemmer posisjonen til kroppen (punktet) i dette referansesystemet. Disse ligningene kalles bevegelsesligninger. For eksempel, i kartesiske koordinater x, y, z, bestemmes bevegelsen til et punkt av ligningene , , .
I moderne fysikk er enhver bevegelse relativ, og bevegelsen til en kropp bør kun vurderes i forhold til en annen kropp (referansekropp) eller system av kropper. Det er umulig å indikere, for eksempel, hvordan månen beveger seg generelt, du kan bare bestemme bevegelsen, for eksempel i forhold til jorden, solen, stjerner, etc.
Andre definisjoner
Noen ganger - spesielt i kontinuummekanikk og generell relativitetsteori - er referanserammen ikke assosiert med én kropp, men med et kontinuum av reell eller imaginær grunnleggende referanseorganer, som også definerer koordinatsystemet. Verdenslinjer med referanseorganer "sveiper ut" rom-tid og setter i dette tilfellet en kongruens i forhold til hvilken resultatene av målinger kan vurderes.
Relativitet av bevegelse
Relativiteten til mekanisk bevegelse– dette er avhengigheten av banen til en kropps bevegelse, tilbakelagt distanse, forskyvning og hastighet på valg av referansesystem.
Bevegelige kropper endrer sin posisjon i forhold til andre kropper. Posisjonen til en bil som farter langs en motorvei endres i forhold til markørene på kilometerstolper, posisjonen til et skip som seiler i sjøen nær kysten endres i forhold til kystlinjen, og bevegelsen til et fly som flyr over bakken kan bedømmes ut fra endringer i posisjonen i forhold til jordens overflate. Mekanisk bevegelse er prosessen med å endre den relative posisjonen til kropper i rommet over tid. Det kan vises at samme kropp kan bevege seg forskjellig i forhold til andre kropper.
Dermed er det mulig å si at en kropp beveger seg bare når det er klart med hensyn til hvilken annen kropp - referanselegemet - dens posisjon har endret seg.
Absolutt referanseramme
Ofte i fysikk anses et visst referansesystem som det mest praktiske (privilegerte) innenfor rammen av å løse et gitt problem - dette bestemmes av enkelheten til beregninger eller registrering av ligninger for dynamikken til kropper og felt i den. Vanligvis er denne muligheten assosiert med symmetrien til problemet.
På den annen side ble det tidligere antatt at det var et visst "fundamentalt" referansesystem, det enkle å registrere naturlovene der skiller det fra alle andre systemer. For eksempel fysikere på 1800-tallet. mente at systemet i forhold til som eteren til Maxwells elektrodynamikk hviler er privilegert, og derfor ble det kalt Absolute Reference System (AFR). I moderne konsepter eksisterer det ikke noe referansesystem som skilles ut på denne spesielle måten, siden naturlovene, uttrykt i tensorform, har samme form i alle referansesystemer - det vil si på alle punkter i rommet og i alle øyeblikk av tid. Denne tilstanden - lokal rom-tid invarians - er et av de etterprøvbare grunnlagene for fysikk.
se også
Notater
Wikimedia Foundation. 2010.
Se hva "Referansesystem" er i andre ordbøker:
REFERANSESYSTEM- et sett av et betinget uforanderlig system av reelle eller abstrakte kropper som det er assosiert med (se), og en klokke i ro i et gitt koordinatsystem. Et slikt system gjør det mulig å bestemme posisjonen eller bevegelsen til kroppen som studeres i forhold til den (millioner... ... Big Polytechnic Encyclopedia
referanseramme- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 2006] Emner om energi generelt EN referansesystem ... Teknisk oversetterveiledning
I mekanikk er et sett med koordinatsystemer og klokker knyttet til et legeme i forhold til hvilke bevegelsen (eller likevekten) til noen andre materielle punkter eller kropper studeres. Enhver bevegelse er relativ, og kroppens bevegelser... ... Stor sovjetisk leksikon
referanseramme- atskaitos sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. referanseramme; referansesystem vok. Bezugssystem, n rus. referanseramme, f pranc. système de référence, m … Fizikos terminų žodynas
referanseramme- Et koordinatsystem knyttet til et stivt legeme (kropper), i forhold til hvilket posisjonen til andre legemer (eller mekaniske systemer) på forskjellige tidspunkter bestemmes... Polyteknisk terminologisk forklarende ordbok
I mekanikk, et sett med koordinatsystemer og synkroniserte klokker knyttet til et legeme i forhold til hvilke bevegelsen (eller likevekten) til noen andre materielle punkter eller kropper studeres. I dynamikkproblemer spilles en dominerende rolle av... ... encyklopedisk ordbok
En ekte eller fiktiv stiv kropp, med et koordinatsystem koblet til det, utstyrt med en klokke og brukt til å bestemme posisjonen i rommet til de fysiske objektene som studeres. gjenstander (partikler, kropper osv.) i ulike typer. øyeblikk i tid. Ofte under S. o. forstår... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary
I mekanikk, et sett med koordinatsystemer og synkronisering. klokker knyttet til kroppen, i forhold til rom studeres bevegelsen (eller balansen) av k.n. andre materielle punkter eller kropper. I dynamikkproblemer spilles den dominerende rollen av treghet ... ... Naturlig historie. encyklopedisk ordbok
Referanseramme- – den eksterne konteksten som en bestemt hendelse inntreffer i, og derfor i forhold til hvilken den tolkes eller vurderes. For eksempel kan en slik kontekst være en sosial situasjon der et individ handler: I en situasjon... ... Encyclopedic Dictionary of Psychology and Pedagogy
Treghetsreferansesystem- et referansesystem der treghetsloven er gyldig: et materiell punkt, når ingen krefter virker på det (eller gjensidig balanserte krefter virker), er i en tilstand av hvile eller jevn lineær bevegelse. Ethvert system... ... Konsepter om moderne naturvitenskap. Ordliste med grunnleggende termer
Definisjonen av begrepet et referansesystem i fysikk og mekanikk inkluderer et sett som består av et referanselegeme, et koordinatsystem og tid. Det er i forhold til disse parameterne at bevegelsen til et materialpunkt eller tilstanden til dets likevekt studeres.
Fra moderne fysikks synspunkt kan enhver bevegelse betraktes som relativ. Dermed kan enhver bevegelse av en kropp kun betraktes i forhold til en annen materiell gjenstand eller en samling av slike gjenstander. For eksempel, vi kan ikke spesifisere, hva er arten av månens bevegelse generelt, men kan bestemme dens bevegelse i forhold til solen, jorden, stjerner, andre planeter, etc.
I en rekke tilfeller er et slikt mønster ikke forbundet med et enkelt materialpunkt, men med mange grunnleggende referansepunkter. Disse grunnleggende referanseorganene kan definere et sett med koordinater.
Hovedkomponenter
Hovedkomponentene i evt Følgende komponenter kan betraktes som en referanseramme innen mekanikk:
- En referansekropp er en fysisk kropp i forhold til hvilken endringen i posisjon i rommet til andre kropper bestemmes.
- Et sett med koordinater som er knyttet til denne kroppen. I dette tilfellet representerer det utgangspunktet.
- Tid er øyeblikket når tiden begynner å telle, noe som er nødvendig for å bestemme plasseringen av en kropp i rommet til enhver tid.
For å løse et spesifikt problem, er det nødvendig å bestemme det best egnede koordinatnettet og strukturen. Den ideelle klokken i hver av dem krever bare én. I dette tilfellet kan opprinnelsen, referanselegemet og vektorene til koordinataksene velges vilkårlig.
Grunnleggende egenskaper
Disse strukturene har en rekke betydelige forskjeller i fysikk og geometri. De fysiske egenskapene som tas i betraktning når man konstruerer og løser problemet inkluderer isotropi og homogenitet.
I fysikk blir homogenitet vanligvis forstått som identiteten til alle punkter i rommet. Denne faktoren er av ikke liten betydning i fysikk. På alle punkter av jorden og solsystemet Generelt handler fysikere helt identisk. Takket være dette kan referansepunktet plasseres på et hvilket som helst passende punkt. Og hvis forskeren roterer koordinatnettet rundt utgangspunktet, vil ingen andre parametere for problemet endres. Alle retninger som starter fra dette punktet har helt identiske egenskaper. Dette mønsteret kalles isotropi av rommet.
Typer referansesystemer
Det er flere typer - bevegelige og stasjonære, treghets- og ikke-tregne.
Hvis et slikt sett med koordinater og tid kreves for å utføre kinematiske studier, er i dette tilfellet alle slike strukturer like. Hvis vi snakker om å løse dynamiske problemer, foretrekkes treghetsvarianter - i dem har bevegelsen enklere egenskaper.
Treghetsreferansesystemer
Treghet er de aggregatene der den fysiske kroppen forblir i ro eller fortsetter å bevege seg jevnt hvis den ikke påvirkes av ytre krefter eller den totale effekten av disse kreftene er null. I dette tilfellet virker treghet på kroppen, som gir systemet navnet.
- Eksistensen av slike aggregater er underlagt Newtons første lov.
- Det er i slike rutenett at den enkleste beskrivelsen av kroppens bevegelse er mulig.
- I hovedsak er en treghetsstruktur bare en ideell matematisk modell. Det er ikke mulig å finne en slik struktur i den fysiske verden.
Det samme settet i ett tilfelle kan betraktes som treghet, og i et annet vil det bli gjenkjent som ikke-treghet. Dette skjer i tilfeller der feilen på grunn av ikke-treghet er for liten og lett kan ignoreres.
Ikke-treghetsreferansesystemer
Ikke-treghetsvarianter, sammen med treghetsvarianter, er assosiert med planeten Jorden. Tatt i betraktning den kosmiske skalaen, kan jorden betraktes som et treghetsaggregat veldig grovt og omtrentlig.
Et særtrekk ved et ikke-treghetssystem er at den beveger seg i forhold til tregheten med en viss akselerasjon. I dette tilfellet kan Newtons lover miste sin gyldighet og kreve innføring av tilleggsvariabler. Uten disse variablene vil beskrivelsen av en slik populasjon være upålitelig.
Den enkleste måten å vurdere et ikke-treghetssystem er med et eksempel. Denne egenskapen til bevegelse er typisk for alle kropper som har en kompleks bevegelsesbane. Det mest slående eksemplet på et slikt system kan betraktes som rotasjonen av planeter, inkludert jorden.
Bevegelse i ikke-treghetsreferansesystemer ble først studert av Copernicus. Det var han som beviste at bevegelse som involverer flere krefter kan være svært kompleks. Før dette ble det antatt at jordens bevegelse var treghet og ble beskrevet av Newtons lover.
Jeg foreslår et spill: velg et objekt i rommet og beskriv plasseringen. Gjør dette på en slik måte at den som gjetter ikke kan gjøre en feil. Gikk det seg? Hva kommer ut av beskrivelsen hvis andre kropper ikke brukes? Følgende uttrykk vil forbli: "til venstre for...", "over..." og lignende. Kroppsposisjon kan kun stilles inn i forhold til en annen kropp.
Skattens plassering: «Stå i det østlige hjørnet av det ytterste huset, vend deg mot nord, og etter å ha gått 120 trinn, snu deg mot øst og gå 200 trinn. Grav et hull på 10 alen, og du vil finne 100 gullbarrer." Det er umulig å finne skatten, ellers ville den vært gravd opp for lenge siden. Hvorfor? Kroppen som beskrivelsen lages i forhold til er ikke definert det er ukjent i hvilken landsby selve huset ligger. Det er nødvendig å nøyaktig bestemme kroppen som vil tjene som grunnlag for vår fremtidige beskrivelse. I fysikk kalles en slik kropp referanselegeme. Det kan velges vilkårlig. Prøv for eksempel å velge to forskjellige referanseorganer og beskriv plasseringen av en datamaskin i et rom i forhold til dem. Det vil være to beskrivelser som er forskjellige fra hverandre.
Koordinatsystem
La oss se på bildet. Hvor er treet i forhold til syklist I, syklist II og oss som ser på monitoren?
I forhold til referansekroppen - syklist I - treet er til høyre, i forhold til referansekroppen - syklist II - treet er til venstre, i forhold til oss er det foran. En og samme kropp - et tre, konstant plassert på samme sted, samtidig "til venstre", og "til høyre" og "foran". Problemet er ikke bare at ulike referanseinstanser velges. La oss vurdere plasseringen i forhold til syklist I.
På dette bildet er det et tre til høyre fra syklist I
På dette bildet er det et tre venstre fra syklist I
Treet og syklisten endret ikke plassering i rommet, men treet kan være "til venstre" og "til høyre" samtidig. For å bli kvitt tvetydigheten i beskrivelsen av selve retningen, vil vi velge en bestemt retning som positiv, det motsatte av den valgte vil være negativ. Den valgte retningen er indikert med en akse med en pil, pilen indikerer den positive retningen. I vårt eksempel vil vi velge og utpeke to retninger. Fra venstre til høyre (aksen som syklisten beveger seg langs), og fra oss inne i monitoren til treet - dette er den andre positive retningen. Hvis den første retningen vi har valgt er utpekt som X, den andre - som Y, får vi en todimensjonal koordinatsystem.
I forhold til oss beveger syklisten seg i negativ retning langs X-aksen, treet er i positiv retning langs Y-aksen
I forhold til oss beveger syklisten seg i positiv retning langs X-aksen, treet er i positiv retning langs Y-aksen
Bestem nå hvilken gjenstand i rommet som er 2 meter i positiv X-retning (til høyre for deg), og 3 meter i negativ Y-retning (bak deg). (2;-3) - koordinater denne kroppen. Det første tallet "2" indikerer vanligvis plasseringen langs X-aksen, det andre tallet "-3" indikerer plasseringen langs Y-aksen. Det er negativt fordi Y-aksen ikke er på siden av treet, men på motsatt side side. Etter at hoveddelen av referanse og retning er valgt, vil plasseringen av ethvert objekt bli beskrevet entydig. Hvis du snur ryggen til skjermen, vil det være et annet objekt til høyre og bak deg, men koordinatene vil være forskjellige (-2;3). Dermed bestemmer koordinatene nøyaktig og entydig plasseringen av objektet.
Rommet vi lever i er et rom med tre dimensjoner, som de sier, tredimensjonalt rom. I tillegg til at kroppen kan være «til høyre» («venstre»), «foran» («bak»), kan den også være «over» eller «under» deg. Dette er den tredje retningen - det er vanlig å betegne den som Z-aksen
Er det mulig å velge forskjellige akseretninger? Kan. Men du kan ikke endre retningene deres mens du løser for eksempel ett problem. Kan jeg velge andre aksenavn? Det er mulig, men du risikerer at andre ikke forstår deg; det er bedre å ikke gjøre dette. Er det mulig å bytte X-aksen med Y-aksen? Du kan, men ikke bli forvirret om koordinatene: (x;y).
Når et legeme beveger seg i en rett linje, er én koordinatakse tilstrekkelig til å bestemme posisjonen.
For å beskrive bevegelse på et plan brukes et rektangulært koordinatsystem, bestående av to innbyrdes vinkelrette akser (kartesisk koordinatsystem).
Ved hjelp av et tredimensjonalt koordinatsystem kan du bestemme posisjonen til en kropp i rommet.
Referansesystem
Hver kropp til enhver tid inntar en bestemt posisjon i rommet i forhold til andre kropper. Vi vet allerede hvordan vi skal bestemme posisjonen. Hvis posisjonen til en kropp ikke endres over tid, er den i ro. Hvis kroppens stilling endres over tid, betyr dette at kroppen beveger seg. Alt i verden skjer et sted og en gang: i rommet (hvor?) og i tiden (når?). Hvis vi legger til en metode for å måle tid - en klokke - til referansekroppen, koordinatsystemet som bestemmer kroppens posisjon, får vi referansesystem. Ved hjelp av dette kan du vurdere om en kropp beveger seg eller hviler.
Relativitet av bevegelse
Astronauten dro ut i verdensrommet. Er den i en tilstand av hvile eller bevegelse? Hvis vi vurderer det i forhold til kosmonautens venn som er i nærheten, vil han være i ro. Og i forhold til en observatør på jorden, beveger astronauten seg med enorm hastighet. Samme med å reise med tog. Angående menneskene på toget, du sitter urørlig og leser en bok. Men i forhold til menneskene som ble hjemme, beveger du deg i hastigheten til et tog.
Eksempler på valg av referansekropp, i forhold til hvilken i figur a) toget beveger seg (i forhold til trærne), i figur b) toget står i ro i forhold til gutten.
Sittende i vognen venter vi på avgang. I vinduet ser vi toget på et parallellspor. Når den begynner å bevege seg, er det vanskelig å fastslå hvem som beveger seg – vognen vår eller toget utenfor vinduet. For å bestemme, er det nødvendig å evaluere om vi beveger oss i forhold til andre stasjonære objekter utenfor vinduet. Vi evaluerer vognens tilstand i forhold til ulike referansesystemer.
Endring av forskyvning og hastighet i ulike referansesystemer
Forskyvning og hastighetsendring når du beveger deg fra en referanseramme til en annen.
Hastigheten til en person i forhold til bakken (en fast referanseramme) er forskjellig i det første og andre tilfellet.
Regel for hastighetstillegg: Hastigheten til et legeme i forhold til en fast referanseramme er vektorsummen av kroppens hastighet i forhold til en bevegelig referanseramme og hastigheten til en bevegelig referanseramme i forhold til en stasjonær.
Ligner på forskyvningsvektoren. Regel for å legge til bevegelser: Forskyvningen av et legeme i forhold til et fast referansesystem er vektorsummen av kroppens forskyvning i forhold til et bevegelig referansesystem og forskyvningen av et bevegelig referansesystem i forhold til et stasjonært.
La en person gå langs vognen i retning (eller mot) togets bevegelse. Mennesket er en kropp. Jorden er en fast referanseramme. Vognen er en bevegelig referanseramme.
Endring av bane i ulike referansesystemer
Banen for en kropps bevegelse er relativ. Tenk for eksempel på propellen til et helikopter som synker ned til jorden. Et punkt på propellen beskriver en sirkel i referanserammen knyttet til helikopteret. Banen til dette punktet i referanserammen knyttet til jorden er en spirallinje.
Bevegelse fremover
Bevegelsen til en kropp er en endring i dens posisjon i rommet i forhold til andre kropper over tid. Hver kropp har visse dimensjoner, noen ganger er forskjellige punkter på kroppen plassert på forskjellige steder i rommet. Hvordan bestemme plasseringen av alle punkter på kroppen?
MEN! Noen ganger er det ikke nødvendig å indikere plasseringen av hvert punkt på kroppen. La oss vurdere lignende tilfeller. Dette trenger for eksempel ikke å gjøres når alle punkter på kroppen beveger seg likt.
Alle strømmene i kofferten og bilen beveger seg samme vei.
Bevegelsen til en kropp der alle punktene beveger seg likt kalles progressive
Materialpunkt
Det er ikke nødvendig å beskrive bevegelsen til hvert punkt på kroppen selv når dimensjonene er svært små sammenlignet med avstanden den reiser. For eksempel et skip som krysser havet. Når astronomene beskriver bevegelsen til planeter og himmellegemer i forhold til hverandre, tar ikke astronomene hensyn til deres størrelser og deres egen bevegelse. Til tross for at for eksempel jorden er enorm, er den ubetydelig i forhold til avstanden til solen.
Det er ikke nødvendig å vurdere bevegelsen til hvert punkt på kroppen når de ikke påvirker bevegelsen til hele kroppen. En slik kropp kan representeres av et punkt. Det er som om vi konsentrerer all stoffet i kroppen til et punkt. Vi får en modell av kroppen, uten dimensjoner, men den har masse. Det er det det er materiell poeng.
Den samme kroppen med noen av sine bevegelser kan betraktes som et materiell punkt, men med andre kan det ikke. For eksempel, når en gutt går hjemmefra til skolen og samtidig dekker en avstand på 1 km, kan han i denne bevegelsen betraktes som et materiell punkt. Men når den samme gutten utfører øvelser, kan han ikke lenger betraktes som et poeng.
Vurder å flytte idrettsutøvere
I dette tilfellet kan utøveren modelleres av et materialpunkt
Når det gjelder en idrettsutøver som hopper i vann (bilde til høyre), er det umulig å modellere det på et punkt, siden bevegelsen til hele kroppen avhenger av hvilken som helst posisjon av armer og ben
Det viktigste å huske
1) Legemets posisjon i rommet bestemmes i forhold til referanselegemet;
2) Det er nødvendig å spesifisere aksene (deres retninger), dvs. et koordinatsystem som definerer koordinatene til kroppen;
3) Kroppens bevegelse bestemmes i forhold til referansesystemet;
4) I ulike referansesystemer kan hastigheten til en kropp være forskjellig;
5) Hva er et materiell poeng
En mer kompleks situasjon med å legge til hastigheter. La en mann krysse en elv i en båt. Båten er kroppen som studeres. Den faste referanserammen er jorden. Den bevegelige referanserammen er elven.
Båtens hastighet i forhold til bakken er en vektorsum. Den finnes i henhold til parallellogramloven, som hypotenusen til to ben.
Øvelser
En kolonne med biler som beveger seg i samme hastighet passerer forbi en stående syklist. Beveger hver bil seg i forhold til syklisten? Beveger en bil seg i forhold til en annen bil? Beveger syklisten seg i forhold til bilen?
For å løse problemer i mekanikk, er det nødvendig å bestemme posisjonen til en kropp i rommet. Først da vil det være mulig å vurdere dens bevegelse. Til dette trengs et referansesystem i fysikk og mekanikk – dette er et koordinatsystem og en metode for å måle tid.
Et referansesystem i fysikk inkluderer et referanselegeme, tilhørende koordinatakser og en enhet for måling av tid. Referanselegemet er punktet hvorfra posisjonen til alle andre punkter måles. Den kan velges hvor som helst i rommet. Noen ganger velges flere organer som utgangspunkt.
Hva er et koordinatsystem? Det gjør det mulig å entydig bestemme posisjonen til et punkt i forhold til utgangspunktet. Hvert punkt i rommet er assosiert med tall (ett eller flere), som er plottet på koordinataksene.
Et eksempel er et sjakkbrett. Hver celle er angitt med en bokstav og et tall, bokstaver går langs den ene aksen, tall langs den andre. Takket være dem kan vi entydig beskrive posisjonen til figuren.
Viktig!Økser er betegnet med latinske eller greske bokstaver. De har en positiv og negativ retning.
De vanligste typene koordinater i fysikk er:
- rektangulær, eller kartesisk - vinkelen mellom aksene til en rett linje, to (på et plan) eller tre (i tredimensjonalt rom) akser brukes;
- polar - på et plan, hvor avstanden fra sentrum r og vinkelen i forhold til polaraksen (polar vinkel) brukes som koordinater;
- sylindrisk - utvidelse av polar inn i tredimensjonalt rom, og legger til en z-akse vinkelrett på r og planet der den polare vinkelen ligger;
- sfærisk - tredimensjonal, to vinkler og en avstand fra sentrum brukes, slik er geografiske og astronomiske koordinater konstruert.
Det er mange andre koordinatalternativer. Du kan flytte fra en til en annen ved å transformere koordinatene ved hjelp av ligninger.
Konseptet med et referansesystem (FR) inkluderer en enhet for måling av tid, med andre ord en klokke. Det er nødvendig å vurdere bevegelsen til et punkt - endringen i posisjonen over tid.
Endringer i posisjonen til et punkt i forhold til det valgte referansepunktet er beskrevet av bevegelsesligningene. De viser hvordan posisjonen til et punkt endres over tid.
Typer referansesystemer
Avhengig av hvilke problemer som skal løses, kan et eller annet referansesystem velges.
Treghets og ikke-treg
RM kan være treghets- og ikke-treghet. Konseptet med treghetsreferanse er viktig for kinematikk, en gren av fysikk som studerer bevegelser til kropper.
Treghets CO beveger seg rettlinjet med konstant hastighet i forhold til omgivende kropper. De omkringliggende gjenstandene påvirker den ikke. Hvis den står stille, er dette også et spesielt tilfelle av jevn rettlinjet bevegelse. Slike CO-er har følgende egenskaper:
- et treghetsreferansepunkt som beveger seg i forhold til et annet treghetsreferansepunkt vil også være treghet;
- alle fysikkens lover utføres likt i forskjellige ISO-er og har samme form for opptak;
- koordinater og tid i forskjellige ISO-er i klassisk mekanikk er forbundet med galileiske transformasjoner;
- i den spesielle relativitetsteorien brukes Lorentz-transformasjoner i stedet, og hastigheten kan ikke overstige en viss konstant (lyshastigheten c).
Et eksempel på en treghet CO er heliosentrisk, med sentrum i solen. CO koblet til bakken vil ikke være treg. Planeten vår beveger seg rundt solen på en krumlinjet måte, i tillegg påvirkes den av solens tyngdekraft. For mange problemer kan imidlertid denne akselerasjonen og solens påvirkning neglisjeres. Dette er oppgaver der "handlingsscenen" er jordens overflate. Hvis vi for eksempel trenger å finne hastigheten til et prosjektil avfyrt fra en kanon, er vi ikke interessert i solens påvirkning og jordens rotasjon.
Ikke-treghets CO er utsatt for andre objekter, og beveger seg derfor med akselerasjon. Roterende CO-er er også ikke-trege. I ikke-tregne SO-er er de ikke oppfylt, men det er mulig å beskrive bevegelsen med de samme ligningene som i ISO, hvis ytterligere krefter introduseres.
Massesentersystem og laboratorium
Mekanikk bruker også massesenteret (treghetssenter) systemet, forkortet c.c.m. eller s.c.i. Massesenteret til flere objekter er valgt som opphav til koordinater i en slik referanseramme. Summen av deres impulser i en slik CO er lik null.
Påfør s.c.i. oftest i spredningsproblemer. Problemer av denne typen løses i mekanikk og kjernefysikk, for eksempel er dette problemer om partikkelkollisjoner i akseleratorer.
I slike oppgaver brukes også laboratorie-CO. Det er det motsatte av s.c.i. I LSO bestemmes posisjonen til partikler i forhold til et mål i hvile som andre partikler er spredt på.
Nyttig video: treghets- og ikke-treghetsreferansesystemer
Relativitet av bevegelse
I følge moderne konsepter eksisterer ikke absolutt CO. Dette betyr at bevegelse av kropper kun kan vurderes i forhold til andre kropper. Det gir ingen mening å si at et objekt "beveger seg i det hele tatt." Grunnen til dette er egenskapene til rom og tid:
- rommet er isotropisk, det vil si at alle retninger i det er like;
- plass er homogen - alle punkter har de samme egenskapene;
- tiden er homogen - det er ingen spesielle øyeblikk i tid, de er alle like.
Viktig! På Newtons tid ble det antatt at det var mulig å betrakte bevegelse i forhold til det absolutte rom, og senere - i forhold til eteren i Maxwells elektrodynamikk. Relativitetsteorien utviklet av Einstein beviste at det ikke kan være et absolutt opphav.
Nyttig video: bestemme kroppskoordinater
Konklusjon
Referanserammer i fysikk er nødvendige for å vurdere kroppens bevegelse. De kan velges på forskjellige måter, som er mer praktisk for en spesifikk oppgave, siden bevegelsen er relativ. For mekanikk er treghetsreferanser viktige - de som beveger seg jevnt og rettlinjet i forhold til andre legemer.
Historisk sett er den aller første grenen av fysikk mekanikk. Mekanikk beskriver bevegelsen til kropper, den viktigste rollen i denne delen spilles av referansesystemet.
I mekanikk betyr begrepet bevegelse en endring i kroppens posisjon i forhold til hverandre over tid. Følgelig er det umulig å følge banen til en kropps bevegelse uten å ha et referansepunkt, eller på annen måte, et koordinatsystem. I tillegg, for å registrere bevegelse, er det nødvendig med et tidtakingssystem. Et referansesystem i mekanikk er en kombinasjon av et koordinatsystem knyttet til en kropp eller en gruppe kropper, og et tidsreferansesystem, i forhold til hvilket bevegelsen (eller hvilen) til en annen kropp kan vurderes.
Det er lett å forstå hva et referansesystem er og hvor viktig valget er ved å bruke eksempler på en kosmisk skala. Alle vet at månen beveger seg rundt jorden langs en bane nær en sirkel. Følgelig ser bevegelsen til den naturlige satellitten i referanserammen knyttet til planeten vår ganske enkel ut. Prøv nå å forestille deg hvordan månens bevegelse ser ut hvis koordinatsystemet er koblet til solen.
Treghetssystemer
Treghetsreferansesystemer er de der et legeme, i fravær av krefter som virker på det (eller med den totale verdien av kreftene som virker på det er lik null), enten opprettholder en hviletilstand eller fortsetter jevn lineær bevegelse (dvs. , den beveger seg med treghet, derav navnet). Eksistensen av slike referansesystemer er postulert av Newtons første lov. Det er nettopp slike systemer som er egnet for den enkleste beskrivelsen av kroppens bevegelse.
Treghetssystemet er bare en ideell matematisk modell. Det er fysisk umulig å finne et slikt referansesystem. Ulike referansesystemer brukes for å beskrive ulike prosesser. I tillegg kan referansesystemet i noen tilfeller betraktes som treghet, og i andre - ikke-treg. Faktum er at noen ganger er beregningsfeilen forårsaket av systemets ikke-treghet ubetydelig og kan neglisjeres.
Ikke-treghetsreferansesystemer
Både treghets- og ikke-treghetsreferansesystemer er assosiert med planeten Jorden. Samtidig må du forstå at antakelsen om at jorden er et treghetssystem er veldig grov i kosmisk skala. Ikke desto mindre er denne grove tilnærmingen tilstrekkelig til å beskrive mange prosesser som skjer på overflaten av planeten. Spesielt er bevegelsen av landtransport, bevegelsen av baller på et biljardbord, etc. nøyaktig beskrevet i denne tilnærmingen.
Jorden beveger seg rundt sin egen akse. Denne bevegelsen må tas i betraktning, for eksempel ved oppskyting av romfartøy. I referanserammen knyttet til Jorden gjør en rakett som skytes opp vertikalt også synlig bevegelse i horisontal retning. Dette er logisk: Rakettoppskytningsstedet skifter sammen med hele overflaten av planeten på grunn av rotasjonen. Slike avvik i banen, karakteristiske for ikke-treghetssystemer, beskrives rent matematisk ved hjelp av treghetskrefter (krefter som faktisk ikke eksisterer, men å ta dem i betraktning er med på å formelt klassifisere referansesystemet som treghet). I dette tilfellet er det matematisk synlige avviket til raketten fra den rette banen beskrevet av Coriolis-kraften, som visstnok virker på den.
Illustrerende eksempler
En mer visuell representasjon av treghetskrefter er gitt av eksempler på referansesystemer knyttet til et kjøretøy. Se for deg et biljardbord plassert i en togvogn som kjører rett og med konstant hastighet. Passasjerer kan spille ved dette bordet uten å føle noen bevegelse. Men så snart toget plutselig bremser, akselererer eller svinger, vil alle føle et dytt og ballene begynner å bevege seg. Men i referanserammen knyttet til toget var det fysisk ingen maktkilder som førte til den aktuelle situasjonen. Denne "ikke-eksisterende kraften" er det som kalles treghetskraften.