|
|
>>> Перейти на мобильный размер сайта >>> Учебник для 10 класса ФИЗИКА§ 2.12. Инерциальные системы отсчета
Инерциальные и неинерциальные системы отсчетаЛегко понять, что любая система отсчета, которая движется равномерно и прямолинейно относительно данной инерциальной системы отсчета, также является инерциальной.
Легко понять, что любая система отсчета, которая движется равномерно и прямолинейно относительно данной инерциальной систВ самом деле, если тело относительно определенной инерциальной системы отсчета движется с постоянной скоростью
Например, машина, движущаяся по шоссе, параллельному железной дороге, со скоростью 100 км/ч вслед за равномерно движущимся со скоростью 60 км/ч поездом, имеет по отношению к поезду постоянную скорость 40 км/ч. Напротив, любая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно любой инерциальной системы отсчета, является неинерциальной. Действительно, если Если систему отсчета, связанную с Землей, можно рассматривать как инерциальную, то и системы отсчета, связанные с поездом, движущимся с постоянной скоростью, или с кораблем, плывущим по прямой с неизменной скоростью, также будут инерциальными. Но как только поезд начнет увеличивать свою скорость, то связанная с ним система перестанет быть инерциальной. Закон инерции и второй закон Ньютона перестанут выполняться, если рассматривать движение по отношению к таким системам. Геоцентрическая система отсчета инерциальна лишь приближенноГеоцентрическая система не является строго инерциальной. Наиболее близка к инерциальной система отсчета, связанная с Солнцем и неподвижными звездами. Земля же движется по отношению к этой системе с ускорением. Во-первых, она вращается вокруг своей оси и, во-вторых, движется вокруг Солнца. Ускорение, обусловленное обращением Земли вокруг Солнца, очень мало, так как велик период обращения (год). Значительно больше (примерно в шесть раз) ускорение, возникшее из-за вращения Земли вокруг оси с периодом Т = 24 ч. Но и оно невелико. На поверхности Земли у экватора, где это ускорение наибольшее, оно равно
т. е. составляет всего 0,35% от ускорения свободного падения g = 980 см/с2. Именно поэтому систему отсчета, связанную с Землей, можно приближенно рассматривать как инерциальную(1). Доказательство вращения ЗемлиСуществуют явления, которые нельзя объяснить, если считать геоцентрическую систему отсчета инерциальной. К ним относится поворот относительно Земли плоскости колебаний маятника в знаменитом опыте Фуко, доказывающем вращение Земли. Рассмотрим колебания маятника в гелиоцентрической инерциальной системе отсчета. Для большей наглядности и простоты будем считать, что опыт проводится на полюсе. Пусть в начальный момент времени маятнику сообщается некоторая скорость
Рис. 2.28
Согласно второму закону Ньютона ускорение маятника совпадает по направлению с равнодействующей силой На средних широтах колебание маятника будет выглядеть несколько сложнее, но суть явления не изменится. Впервые такой опыт был проведен Ж. Фуко в 1850 г. в Париже. Смещение плоскости колебаний маятника относительно Земли становится-заметным уже через несколько минут. Любая система отсчета, движущаяся относительно инерциальной системы с постоянной скоростью, также является инерциальной. (1) Подробнее этот вопрос будет обсужден в главе 4.
|
|
Узнать стоимость написания
|