Пример за относително движение

The относително движение е тази, която се приема в тяло, движещо се в рамките на референтна рамка, който се движи в друга референтна рамка. За да се разбере по-добре, ще бъдат установени концепциите за референтни рамки, които могат да бъдат инерционни или неинерционни.

Референтна рамка е съвкупността от тела, по отношение на които е описано движението. Системи, така че в тях се проверява Законът на инерцията, тоест Законите на Нютон за движение, се наричат ​​инерционни системи. Следователно всяка система, която се движи плавно по отношение на инерционна система, също е инерционна.

Позитивен е обект без сили, които го засягат, който се движи със скорост v по отношение на a инерционна система K и се приема, че друга система K 'се превежда по отношение на K с постоянна скорост V. Тъй като е известно, че върху обекта не действат сили и системата К е инерционна, скоростта v ще остане постоянна. Свободният обект ще се движи с еднаквост и по отношение на системата K 'и следователно тази система също е инерционна.

Когато анализирате свободното движение на тялото, не можете да правите разлика между различните инерционни системи. От опит се посочва, че всички закони на механиката са еднакви във всички инерционни системи и този факт се нарича „Принципът на относителността на Галилей“.

На практика Принципът на относителност на Галилей означава, че Наблюдателят се намира вътре затворена стая не е в състояние да различи дали стаята е в покой или се движи с бързина постоянен; обаче можете да различите между плавно движение и ускорено движение.

Примери за относително движение

Системи в ускорено праволинейно движение

Референтна система K ', която се движи с променлива скорост V (t) (тази скорост е функция на времето), ще бъде взета под внимание по отношение на инерционна система K. Съгласно принципа на инерцията обект без сили ще се движи с постоянна скорост v по отношение на системата К. Скоростта v на обекта по отношение на ускорената система K 'проверява галилеевата сума от скорости:

Следователно, v 'не може да бъде константа. Това означава, че в системата K 'законът на инерцията не е изпълнен, тъй като по отношение на K' обект без сили няма равномерно движение. И накрая, K 'е неинерционна референтна рамка.

Ще се приеме, че в даден момент ускорението на системата K 'по отношение на системата K е A. Тъй като свободният обект поддържа скоростта си постоянна по отношение на инерционната система K, по отношение на системата K 'той ще има ускорение a' = -A. Разбира се, ускорението, което обектът придобива по отношение на системата К ', ще има ускорение, което е независимо от свойствата на обекта; по-специално, a 'не зависи от масата на обекта.

Този факт дава възможност да се установи много важна аналогия между движението в неинерциална система и движението в поле. гравитационно поле, тъй като в гравитационно поле всички тела, без да зависят от тяхната маса, придобиват еднакво ускорение, изчислено в 9,81 m / s² по отношение на планетата Земя.

Законите на механиката не се държат в ускорена система. Динамичните уравнения обаче могат да бъдат променени, така че да са валидни и за движението на обект по отношение на неинерционна система K '; достатъчно е да се въведе Инерционна сила F *, пропорционална на масата на тялото и на ускорението - Придобито по отношение на K´, ако то е без взаимодействия.

Важно е да се отбележи, че инерционната сила F * се различава от силите, свързани с взаимодействията, в две отношения: На първо място, няма сила –F *, която да му противодейства, за да балансира системата. И второ, съществуването на тази инерционна сила зависи от разглежданата система. В инерционната система Законът на Нютон за свободен обект е:

Но за ускорената референтна система е посочено:

Въртящи се референтни системи

Ще разгледаме тяло, което описва кръг с радиус r с постоянна скорост v, взет по отношение на инерционна система К. С тази препратка тялото ще има ускорение, което е еквивалентно на:

Това ако промяната в r, от центъра на обиколката навън, се приема за положителна. По отношение на K 'система, чийто произход съвпада с центъра на обиколката и която се върти с ъглова скорост Ω, тялото има тангенциална скорост v´T + Ωr и нейното ускорение е:

Тогава между ускорението на тялото по отношение на K 'и ускорението по отношение на K има разлика:

Тази разлика в ускоренията между двете системи може да се обясни със съществуването в системата K 'на инерционна сила:

Допълнено с "m", масата на тялото, за да прилича на втория закон на Нютон и зависи от разстояние от тялото до центъра на обиколката и тангенциалната му скорост v'T по отношение на системата въртящ се K´. Първият член съответства на радиална сила, която сочи отвътре навън, и се нарича Центробежна сила;вторият член отговаря на радиална сила, насочена навън или навътре, според положителния или отрицателния знак на v´T, и е така наречената сила на Кориолис за тяло, което се движи тангенциално по отношение на K´.

10 примера за относително движение в ежедневието:

1. Транслационното движение на Земята по отношение на това на другите планети, чиято централна точка е Слънцето.

2. Движението на велосипедна верига спрямо това на педалите.

3. Спускането на асансьор в сграда по отношение на друга, която се изкачва. Изглежда, че вървят по-бързо, защото помежду им засилват оптичната илюзия на движението на другия.

4. Две състезателни коли, които влизат в близки позиции по време на състезание, изглежда се движат много малко един към друг, но когато перспективата е поставена върху цялата писта, можете да видите действителната скорост, с която те пътуват.

5. Състезателите в маратон са групирани в тълпа, така че се забелязва групова скорост, но не и една скорост, докато перспективата не се фокусира върху нея. Ускорението му се оценява най-добре в сравнение с предишен конкурент.

6. Когато се извършва изследване на процес на оплождане, микрометричните скорости на сперматозоидите, свързани за яйцеклетката, се улавят, сякаш са макроскопични скорости. Ако естествените скорости се наблюдават с човешкото око, те биха били незабележими.

7. Разместването на галактиките във Вселената е от порядъка на километри всяка секунда, но е неоткриваемо от необятната простор.

8. Космическа сонда може да регистрира собствена скорост, така че на повърхността на Земята да е огромна, но наблюдавайки я в космически мащаби, тя е бавна.

9. Стрелките на часовника се отнасят и за понятието относително движение, защото докато едното е премества едно пространство всяка секунда, друго премества едно пространство всяка минута и последното пространство час.

10. Изглежда, че електрическите стълбове вървят със скорост, когато се гледат от движеща се кола, но всъщност са в покой. Това е един от най-представителните примери за относително движение.