SISTEME DE DECORARE NON-INERTIALE
Când N. Copernicus a înlocuit cadrul de referință asociat cu Pământul și a fost adoptat înapoi în II. K. Ptolemeu, despre sistemul asociat soarelui, și a explicat în el mișcarea planetelor, a revoluționat gândirea umană. Timp de secole, până în secolul al XVI-lea, oamenii au folosit un singur cadru distinctiv de referință, deși mișcarea planetelor și
Biografiile oamenilor de știință (vezi originalul)
Soarele din ea a fost descris într-un mod foarte complicat. Ceva mai târziu, din lucrările lui Galileo și Newton, a devenit clar că, pentru a descrie mișcarea unui fel de potrivite, precum și toate celelalte cadre de referință care se deplasează în mod uniform într-o linie dreaptă în ceea ce privește sistemul de stele fixe. Astfel, s-au descoperit sisteme inerțiale (vezi Inerția), în care legile mecanicii clasice din Newton guvernează mișcarea corpurilor.
Ce sa întâmplat cu cadrul de referință legat de Pământ? La urma urmei, Pământul pentru noi trăim pe el, tot la fel sistemul alocat. Investigând mișcarea corpurilor, cel mai adesea se poate uita de Soare și de stelele cu totul. Strict vorbind, acest cadru de referință nu este inerțial, deoarece Pământul se rotește în jurul axei sale și în jurul Soarelui. Cu toate acestea, accelerațiile asociate cu aceste mișcări sunt mici și, de obicei, facem doar o mică greșeală, folosind pentru a descrie mișcarea pe Pământ prin legile lui Newton. De obicei, dar nu întotdeauna.
Să ne amintim faimosul pendul Foucault de la Catedrala Sf. Isaac din Leningrad. Acest pendul nu doar oscilează, dar și planul oscilațiilor sale se rotește încet. Această experiență a fost făcută pentru prima dată în 1851 de către omul de știință francez L. Foucault. Experiența a avut loc în sala imensă a Pantheonului din Paris. Bilele pendulului au cântărit 28 kg, iar lungimea filamentului a fost de 67 m.
Cum să explici mișcarea pendulului lui Foucault? Dacă legile lui Newton erau strict observate pe Pământ, pendulul ar oscilează într-un plan. Prin urmare, într-un cadru de referință non-inerțial, legile lui Newton trebuie "corectate". Aceasta se face prin introducerea unor forțe speciale - forțe de inerție.
Un cadru non-inerțial de referință este orice sistem care se mișcă în raport cu cadrul inerțial cu accelerație. Se poate deplasa înainte, se poate roti, iar combinațiile acestor mișcări sunt posibile. Probabil cel mai simplu exemplu al unui cadru de referință non-inerțial este un lift care se mișcă într-un ritm accelerat. Când ascensorul se deplasează, puteți simți "ponderarea" în timpul accelerării ascensorului și abordarea greutății cu frânare bruscă. Dacă folosiți legile lui Newton în sistemul ascensorului, nu puteți înțelege acest lucru. Forța gravitațională acționează asupra persoanei și, deoarece în sistemul de ascensoare se află în repaus, forța de reacție de la podea trebuie să fie egală cu forța gravitației. Dar din experiență este clar că nu este așa. Prin urmare, pentru forța gravitațională, este necesar să se adauge o anumită forță în accelerarea ascensorului și să se scadă atunci când este decelerată. Aceasta este forța inerției:
unde - accelerarea ascensorului - masa unei persoane. Acum totul este în scopul de a dispersa accelerația de ridicare este îndreptată în sus și forța de inerție „cântărește în jos“, persoana care este acolo, și când decelerării, dimpotrivă, „mai ușor“ (vezi Fig ..). Rețineți că forța de inerție este similară cu forța gravitației. Ambele forțe sunt proporționale cu masa corpului. În același timp, forța de inerție este fundamental diferită de forțele obișnuite, deoarece nu este legată de interacțiunea corpurilor reale. Aceste trăsături caracteristice ale forțelor de inerție persistă în sistemul rotativ.
Imaginați-vă că vă întoarceți pe carusel. Apoi, sunteți cu siguranță apăsat în afara scaunului, ca și cum o forță vă aruncă departe de centrul de rotație. Poate fi aceasta înțeleasă prin folosirea legilor lui Newton într-un sistem rotativ? Din nou, nu. În acest sistem, vă odihniți și sunteți afectați de forța de reacție din partea scaunului îndreptată spre centru. Prin urmare, a doua lege a lui Newton este încălcată. Dar totul intră în vigoare, dacă introducem în sistemul rotativ forța de inerție - forța centrifugală. Aceasta va echilibra puterea reacției scaunului, iar apoi este clar de ce nu există nici o mișcare în acest sistem.
Acum, ia în considerare cazul în care o persoană nu este doar o plimbare pe carusel, dar, de asemenea, sa mutat de la un scaun la altul, de exemplu, în direcția de rotație, adică. E. se deplasează cu o anumită viteză într-un cerc pe sistemul carusel.
Se pare că atunci există o forță suplimentară de inerție care aruncă persoana departe de centru:
unde semnul indică faptul că această forță este direcționată din centrul de rotație; r este raza caruselului, a este viteza unghiulară de rotație și viteza de rotație în sistemul carusel.
Primul termen din partea dreaptă a formulei este forța centrifugă deja cunoscută. Este mai mare, cu atat mai mare este rotatia si mai departe corpul din centru. Cel de-al doilea termen este forța Coriolis (în numele cercetătorului francez G. Coriolis, care la calculat pentru prima dată în 1831). Acționează numai pe corp care se mișcă într-un sistem rotativ și nu depinde de poziția sa.
Atunci când se deplasează într-un sistem rotativ nu pe un cerc, ci, de exemplu, de-a lungul razei, forța Coriolis va fi îndreptată lateral, perpendicular pe rază. Astfel, pentru orice mișcare într-un sistem rotativ, această forță este direcționată perpendicular pe axa de rotație și viteza corpului.
Acum este clar că forța Coriolis explică rotația planului oscilațiilor pendulului Foucault. Și deși forța Coriolis care acționează pe Pământ este mică, aceasta conduce la o serie întreagă de efecte foarte importante. Deci, datorită vânturilor sale comerciale - vânturile care suflă din tropice pentru a se abate spre vest. Ea explică, de asemenea, legea din Baer - lângă râurile din emisfera nordică, malul drept este mai abrupt și mai curat decât cel din stânga, iar cel din sud - din contră.
În acest caz, forța Coriolis presează apa la mal, în direcția de rotație a Pământului, adică la dreapta - .. În emisfera nordică și ciuguli - în emisfera sudică.
Forța Coriolis conduce, de asemenea, la deformarea cadavrelor care se încadrează spre est. Acest efect a servit drept una dintre dovezile experimentale ale teoriei Coriolis. În 1833, în Fray burgskoy arborele fizician german F. Reich a avut loc experimente foarte precise și a arătat că înălțimea în cădere liberă a corpurilor lor cu o deviație medie de 106 de experimente este de 28,3 mm.
Este clar că forța Coriolis trebuie luată în considerare atunci când se deplasează rachete.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: