Работа силы и кинетическая энергия тела при вращении тела.
Взаимосвязь между скоростями и ускорениями в неинерциальной системе отсчета. Сила инерции. II закон Ньютона в неинерциальной поступательно движущейся системе отсчета.
Инерциальная система отсчета (ИнСО) – класс таких СО, для которых все физические законы имеют совершенно одинаковый вид, или, как принято говорить в физике, являются инвариантными относительно перехода из одной СО в другую. Их названия происходят от того, что во всех ИнСО выполняется, в частности, первый закон Ньютона – закон инерции.
Неинерциальная система отсчета (НеИнСО) – системы отсчета, которые движутся ускоренно по отношению к ИнсО.
Пусть НеИнСО движется поступательно относительно ИнСО с ускорением a0 = const.
Полагаем, что t = t’ (одно из преобразований Галилея).
Положение точки M в ИнСО связано с ее положением в НеИнСО:
, где
– скорость точки в ИнСО,
– скорость точки в СО, движущейся относительно первой,
– переносная скорость – скорость точки, связанная с движением НеИнСО.
.
Для абсолютного ускорения можно записать следующее соотношение:
Здесь 
– ускорение в НеИнСО, 
– ускорение в переносном движении, 
– ускорение Кориолиса, которое отражает эффект взаимного кинематического влияния относительного и переносного движений друг на друга: 
.
Введем силы инерции: Fпер = –maпер – переносная сила инерции, Fкор = –maкор – кориолисова сила инерции.
Формальным основанием для этого названия является тот факт, что они имеют размерность силы и позволяют сохранить вид второго закона Ньютона (с учетом сил инерции): maотн = F + Fпер + Fкор – уравнение динамики в НеИнСО.
|
|
|
В отличие от реальных физических сил, описывающих взаимодействие тел, силы инерции изменяются при переходе от одной системы к другой и не подчиняются третьему закону Ньютона. Поэтому с позиции классической механики Ньютона силы инерции называются фиктивными силами, которые исчезают в ИнСО.
Пусть для наглядности имеется плоская НеИнСО xy, которая движется поступательно относительно ИнСО x1y1. При этом в общем случае точка O (начало координат) движется по некоторой криволинейной траектории. Ее движение зададим соответственным способом:
.
Движение точки M в системе xy характеризуется относительной скоростью vотн и относительным ускорением aотн.
Определяя силы инерции, необходимо найти кориолисово ускорение и переносное ускорение точки M (при ее воображаемом движении вместе с подвижной системой xy). Поскольку переносное движение системы xy является поступательным (ωпер = 0 – система xy не вращается), то ускорение Кориолиса равно нулю, а переносное ускорение точки M равно ускорению точки O (или любой другой точки системы xy): 
.
|
|
|
Следовательно, в случае поступательно движущейся НеИнСО силы инерции образуют поле нормальных (центробежных) и касательных сил инерции: 
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 382; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!