შედარებითი მოძრაობის მაგალითი

ფარდობითი მოძრაობა არის ის, ვინც ვივარაუდება მითითების ფარგლებში მოძრავი სხეული, რომელიც გადადის სხვა მითითების ფარგლებში. მისი უკეთ გასაგებად დამკვიდრდება მითითების ჩარჩოების ცნებები, რომლებიც შეიძლება იყოს ინერციული ან არაინერციული.

მითითების ჩარჩო არის ორგანოების ერთობლიობა, რომელთა მიმართ აღწერილია მოძრაობა. ისეთი სისტემები, რომ მათში გადამოწმებულია ინერციის კანონი, ანუ ნიუტონის მოძრაობის კანონები, უწოდებენ ინერციულ სისტემებს.. ნებისმიერი სისტემა, რომელიც შეუფერხებლად მოძრაობს ინერციულ სისტემასთან მიმართებაში, ამიტომ ინერციულია.

იქმნება მასზე მოქმედი ძალებისგან თავისუფალი ობიექტი, რომელიც მოძრაობს v სიჩქარით a– ს მიმართ ინერციული სისტემა K, და ვივარაუდოთ, რომ სხვა სისტემა K 'ითარგმნება K– ს მიმართ მუდმივი სიჩქარით ვ. ვინაიდან ცნობილია, რომ ობიექტზე არ მოქმედებს ძალები და სისტემა K ინერციულია, სიჩქარე v დარჩება მუდმივი. თავისუფალი ობიექტი ერთნაირად იმოძრავებს K– ს სისტემასთან მიმართებაში და, შესაბამისად, ეს სისტემაც ინერტულია.

სხეულის თავისუფალი მოძრაობის ანალიზისას, თქვენ ვერ განასხვავებთ სხვადასხვა ინერციულ სისტემებს. გამოცდილებიდან აღნიშნულია, რომ

მექანიკის ყველა კანონი ერთნაირია ყველა ინერციულ სისტემაში და ამ ფაქტს უწოდებენ "გალილეოს ფარდობითობის პრინციპს".

პრაქტიკაში, გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი ნიშნავს, რომ დამკვირვებელი მდებარეობს შიგნით დახურულ ოთახს არ შეუძლია განასხვაოს, ოთახი ისვენებს თუ მოძრაობს სიჩქარით მუდმივი; ამასთან, შეგიძლიათ განსხვავება გლუვ მოძრაობასა და დაჩქარებულ მოძრაობას შორის.

შედარებითი მოძრაობის მაგალითები

სისტემები დაჩქარებულ სწორხაზოვან მოძრაობაში

მხედველობაში მიიღება Reference სისტემა K ', რომელიც მოძრაობს V (t) ცვალებადი სიჩქარით (ეს სიჩქარე დროის ფუნქციაა) გაითვალისწინება K ინერციული სისტემის მიმართ. ინერციის პრინციპის თანახმად, ძალებისგან თავისუფალი ობიექტი აპირებს მოძრაობას მუდმივი სიჩქარით v სისტემის მიმართ K სისტემის მიმართ. ობიექტის სიჩქარე v დაჩქარებულ K სისტემასთან მიმართებაში გადამოწმებულია გალილეური სიჩქარის ჯამი:

შესაბამისად, v 'არ შეიძლება იყოს მუდმივი. ეს ნიშნავს, რომ K სისტემაში ინერციის კანონი არ არის შესრულებული, ვინაიდან K– ს მიმართ ძალებისგან თავისუფალ ობიექტს არ აქვს ერთგვაროვანი მოძრაობა. დაბოლოს, K 'არის არაინერციული საცნობარო ჩარჩო.

ვივარაუდებთ, რომ მოცემულ მომენტში, K სისტემის დაჩქარება K სისტემასთან მიმართებაში არის A. მას შემდეგ, რაც თავისუფალი ობიექტი ინარჩუნებს სიჩქარეს მუდმივად ინერციული K სისტემის მიმართ, K სისტემის მიმართებაში მას ექნება აჩქარება a '= -A. რა თქმა უნდა, აჩქარებას, რომელსაც ობიექტი იძენს K სისტემის მიმართებაში, ექნება დაჩქარება, რომელიც დამოუკიდებელია ობიექტის თვისებებისაგან; კერძოდ, a 'არ არის დამოკიდებული ობიექტის მასაზე.

ეს ფაქტი საშუალებას იძლევა დავადგინოთ ძალიან მნიშვნელოვანი ანალოგია არაინერციულ სისტემაში მოძრაობასა და სფეროში მოძრაობას შორის. გრავიტაციული ველი, რადგან გრავიტაციულ ველში ყველა სხეული, მათი მასაზე დამოკიდებულების გარეშე, იძენს ერთსა და იმავე აჩქარებას, გათვლილი 9,81 მ / წმ² პლანეტა დედამიწის თვალსაზრისით.

მექანიკის კანონები არ ინახავს დაჩქარებულ სისტემაში. ამასთან, დინამიური განტოლებები შეიძლება შეიცვალოს ისე, რომ ისინი ასევე მოქმედებდნენ ობიექტის მოძრაობისთვის არაინერციული სისტემის მიმართ K; საკმარისია ინერციული ძალის F * შემოღება, სხეულის მასის და აჩქარების პროპორციული - K´– ით შეძენილი, თუ იგი არ არის ურთიერთქმედებისგან.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ინერციული ძალა F * განსხვავდება ურთიერთქმედებასთან დაკავშირებული ძალებისგან ორი თვალსაზრისით: უპირველეს ყოვლისა, არ არსებობს Force –F *, რომელიც მას ეწინააღმდეგება სისტემის დაბალანსებისთვის. მეორეც, ამ ინერციული ძალის არსებობა დამოკიდებულია განხილულ სისტემაზე. ინერციულ სისტემაში ნიუტონის კანონი თავისუფალი ობიექტისთვის არის:

მაგრამ დაჩქარებული მითითების სისტემისთვის ნათქვამია:

მბრუნავი საცნობარო სისტემები

ჩვენ განვიხილავთ სხეულს, რომელიც აღწერს r რადიუსის წრეს მუდმივი სიჩქარით v, აღებული ინერციული სისტემის მიმართ K. ამ მითითებით, სხეულს ექნება აჩქარება, რაც ექვივალენტურია:

ეს იმ შემთხვევაში, თუ ცვლილება r- ში, გარშემოწერილი ცენტრიდან გარედან, დადებითი იქნება მიჩნეული. K 'სისტემის მიმართ, რომლის წარმოშობა ემთხვევა გარშემოწერილობის ცენტრს და რომელიც ბრუნავს კუთხოვანი სიჩქარით Ω, სხეულს აქვს ტანგენციალური სიჩქარე v´T + Ωr და მისი აჩქარებაა:

შემდეგ, სხეულის აჩქარებას K- სა და K- ს მიმართ აჩქარებას შორის განსხვავებაა:

აჩქარების ეს სხვაობა ორივე სისტემას შორის შეიძლება აიხსნას ინერციული ძალის K სისტემაში არსებობით:

"M" - ით დაკომპლექტებულია სხეულის მასით, რომელიც ჰგავს ნიუტონის მეორე კანონს და დამოკიდებულია იმაზე მანძილი სხეულიდან გარშემოწერილობის ცენტრამდე და მისი ტანგენული სიჩქარე v'T სისტემის მიმართ მბრუნავი K´. პირველი ტერმინი შეესაბამება რადიალურ ძალას, რომელიც მიმართულია შიგნიდან და ეწოდება ცენტრიდანული ძალა;მეორე ტერმინი შეესაბამება რადიალურ ძალას, რომელიც მიმართულია გარედან ან შინაგანადv´T– ის დადებითი ან უარყოფითი ნიშნის მიხედვით და არის ეგრეთ წოდებული კორიოლის ძალა სხეულისთვის, რომელიც ტანგენციურად მოძრაობს K´– ს მიმართ.

შედარებითი მოძრაობის 10 მაგალითი ყოველდღიურ ცხოვრებაში:

1. დედამიწის ტრანსლაციური მოძრაობა სხვა პლანეტების მიმართ, რომელთა ცენტრალური წერტილი მზეა.

2. ველოსიპედის ჯაჭვის მოძრაობა პედლების მიმართ.

3. ლიფტის დაწევა შენობაში, სხვასთან დაკავშირებით, რომელიც აღმავალია. როგორც ჩანს, ისინი უფრო სწრაფად მიდიან, რადგან მათ შორის აძლიერებენ სხვისი მოძრაობის ოპტიკური ილუზიას.

4. ორი სარბოლო მანქანა, რომლებიც შეჯიბრის დროს ახლო პოზიციებზე იმყოფებიან, ძალიან მოძრაობენ ცოტათი უყურებენ ერთმანეთს, მაგრამ როდესაც პერსპექტივა განთავსდება მთელ ტრასაზე, თქვენ ხედავთ, რა სიჩქარეა ისინი მოგზაურობენ.

5. სპორტსმენები მარათონში ჯგუფდებიან ხალხში, ამიტომ ჯგუფის სიჩქარე გამოირჩევა, მაგრამ არა ერთი სიჩქარე, სანამ პერსპექტივა მასზე არ იქნება ორიენტირებული. მისი აჩქარება უკეთესად არის შეფასებული, ვიდრე წინა კონკურენტთან შედარებით.

6. სასუქის პროცესის შესწავლისას ხდება კვერცხუჯრედისკენ მიმავალი სპერმატოზოვას მიკრომეტრიული სიჩქარის აღება, თითქოს ეს მაკროსკოპული სიჩქარეა. თუ ადამიანის თვალით დაფიქსირდებოდა ბუნებრივი სიჩქარე, ისინი შეუმჩნეველი იქნებოდა.

7. სამყაროში გალაქტიკების გადაადგილება კილომეტრის დალაგებულია ყოველ წამში, მაგრამ ის არ არის გამოვლენილი სივრცის სიგანეზე.

8. კოსმოსურ ზონდს შეუძლია დაარეგისტრიროს საკუთარი სიჩქარე ისეთი, რომ დედამიწის ზედაპირზე ეს იყოს უზარმაზარი, მაგრამ მასზე დაკვირვება სივრცის სიდიდეებში ნელია.

9. საათის ისრები ასევე ეხება ფარდობითი მოძრაობის ცნებას, რადგან სანამ ერთია წამში მოძრაობს ერთი სივრცის სიჩქარით, მეორე წუთში მოძრაობს ერთი სივრცის სიჩქარით, ხოლო ბოლოში თითო თითო სივრცე საათი

10. ელექტროენერგიის ბოძები მოძრავი მანქანის შიგნიდან დანახვისას, როგორც ჩანს, სიჩქარით მიდიან, მაგრამ ისინი რეალურად ისვენებენ. ეს არის ფარდობითი მოძრაობის ერთ-ერთი ყველაზე წარმომადგენლობითი მაგალითი.