Інерціальні системи відліку: визначення

Інерціальними системами відліку називають такі системи, щодо яких всі тіла, що не зазнають дії сил, що рухаються рівномірно і прямолінійно.

Якщо яка-небудь система відліку рухається відносно інерціальної системи поступально, але не прямолінійно і рівномірно, а з прискоренням або ж обертаючись, то така система не може бути інерціальної і закон інерції в ній не виконується.

У всіх інерціальних системах відліку всі механічні і фізичні процеси протікають абсолютно однаково (за однакових умов).

Згідно з принципом відносності, всі інерціальні системи відліку рівноправні і всі прояви законів фізики в них виглядають однаково, а записи цих законів у різних інерціальних системах відліку мають однакову форму.

Якщо у ізотропному просторі існує хоча б одна інерціальна система відліку, приходимо до висновку, що існує нескінченна безліч таких систем, що рухаються один щодо одного поступально, рівномірно і прямолінійно. Якщо інерціальні системи відліку існують, то простір однорідний і изотропно, а час – однорідне.

Закони Ньютона і інші закони динаміки виконуються тільки в інерціальних системах відліку.

Розглянемо приклад інерціальної і неинерциальной систем. Візьмемо візок, на якій знаходяться дві кульки. Один з них лежить на горизонтальній поверхні, а інший підвішений на нитці. Спочатку візок рухається щодо Землі прямолінійно і рівномірно (а). Сили, що діють на кожен кульку по вертикалі, врівноважені, а по горизонталі на кульки ніякі сили не діють (силу опору повітря можна проігнорувати).

Інерціальні системи відліку

При будь-якій швидкості руху візка відносно землі (υ1, υ2, υ3 і т. д.) кульки будуть перебувати в спокої відносно візка, головне, щоб швидкість була постійною.

Однак, коли візок наїде на піщаний насип (б), її швидкість почне швидко зменшуватися, в результаті чого візок зупиниться. Під час гальмування візка обидва кульки прийдуть у рух – змінять свою швидкість відносно візка, хоча їх ніякі сили не штовхають.

У цьому прикладі першої (умовно нерухомою) системою відліку є Земля. Друга система відліку, що рухається щодо першої – візок. Поки візок рухався рівномірно і прямолінійно, кульки перебували в спокої відносно візка, тобто виконувався закон інерції. Як тільки візок стала гальмувати, тобто почала рухатися з прискоренням відносно інерціальної (першої) системи відліку, закон інерції перестав виконуватися.

Строго інерціальної системи відліку немає. Реальна система відліку завжди зв’язується з яким-небудь конкретним тілом, по відношенню до якого вивчається різних об’єктів. Всі реальні тіла рухаються з яким-небудь прискоренням, отже будь-яка реальна система відліку може розглядатися в якості інерціальної лише наближено.

Інерціальній системою з дуже високим ступенем точності вважається геліоцентрична система, пов’язана з центром Сонця і координатними осями, направленими на три далекі зірки. Цю систему використовують у завданнях небесної механіки і космонавтики. У більшості технічних завдань інерціальною системою відліку вважають будь-яку систему, жорстко пов’язану з землею (або будь-яким тілом, яке спочиває або рухається прямолінійно і рівномірно відносно поверхні Землі).

ПОДІЛИТИСЯ: