Неинерциальные системы, силы инерции

Динамика вращательного движения

Кроме угловых величин, характеризующих кинематическую сторону вращательного движения, необходимо усвоить терминологию, относящуюся к величинам, характеризую­щим динамику вращательного движения: момент инерции, момент импульса, момент силы.

Особо важное значение имеет основной закондинамики вращательного движения, устанавливающий связь между моментом силы, с одной стороны, моментом инерции и угловым ускорением – с другой. Это второй закон Ньютона, примененный к вращательному движению , где роль массы играет момент инерции (относительно оси враще­ния), роль силы – момент силы . При вычислении момента инерции полезна теорема Штейнера.

Следует также хорошо уяснить формулу, устанавливающую связь между кинетической энергией вращающегося тела и работой вращающего момента силы:

Из основного закона динамики вращательного движения выводится закон сохранения проекции момента импульса на ось вращения: если , то .

Величины, характеризующие динамику вращательного движения твердого тела, а также формулы, относящиеся к этому движению, аналогичны соответствующим величинам и формулам, относящимся к динамике поступательного движения.

Обратите внимание, что сила инерции наблюдаются только в неинерциальной сис­теме отсчета. Реакцию опоры на эту силу мы испытываем, например, и при торможении ав­тобуса перед остановкой, и при раскручивании карусели, и … Реально со стораны опоры на нас действует активная сила, изменяющая наше состояние движения относительно инерци­альной системы, а силой инерции мы действуем на опору.

Силу инерции часто называют “фиктивной”. Почему?… Согласно I-ому закону Ньюто­на, при отсутствии сил, тело сохраняет состояние покоя относительно инерциальной систе­мы отсчета. Тогда относительно неинерциальной системы отсчета его движение будет ус­коренным. Именно это ускорение мы и связываем с проявлением сил инерции.

Усвойте, что когда мы хотим применять законы Ньютона в неинерциальной системе, то вынуждены наряду с активными силами вводить и фиктивную силу инерции. Убедитесь, что она равна произведению массы тела на ускорение неинерциальной системы осчета, взятое с обратным знаком. Многие задачи в неинерциальной системе решаются проще.

Запомните, сил инерции три. Одна связана с ускоренным поступательным движени­ем неинерциальной системы отсчета. Приведите пример. Еще две силы – с вращательным движением системы. Одна из них зависит от положения тела – это центробежная сила, а другая от его скорости относительно вращающейся системы отсчета – это сила Кориолиса.

Выпишите формулы для всех сил инерции. Убедитесь, что центробежная сила цент­ральная и потому консервативная, для нее можно ввести потенциальную энергию, а сила Кориолиса всегда перпендикулярна к скорости тела и поэтому работы не совершает.

Инерционное свойство тел Мах объснял взаимодейсвием со всей массой Вселенной.

2. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 53; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!