Обертання тіл

Тіло, на відміну від частки, має видимі розміри. Тому його обертанням нехтувати не можна. Обертання додає тілу енергію, додаткову до енергії поступального руху. Ця енергія була отримана від зовнішнього джерела, закрутить тіло навколо осі. Візьмемо, наприклад, особливу обертання бумеранга. Його не було пояснити другим законом Ньютона, який описує поступальний рух тіл (без обертання).
Якщо в якості тіла відліку (див. § 10) взяти обертове тіло, наприклад, карусель з підвісними колисками, в рівнянні другого закону Ньютона доведеться ввести додаткову силу, відповідальну за відхилення підвісу колисок від вертикалі. Відомі спроби, коли деякі автори намагалися використати цю «дармову» відцентрову силу інерції в пристроях типу інерцоіда. Зрозуміло, у них нічого не виходило. Система відліку, яка рухається з прискоренням, не є інерціальній. У такій системі виникають фіктивні сили начебто відцентрової сили інерції, сили протидії і т. П. Це відбувається тому, що в неінерціальної системі відліку не виконуються закони Ньютона. Слід підкреслити, що фіктивні сили існують тільки на папері, працювати вони не можуть. Уявімо на секунду, що в класичному досвіді для демонстрації прискорення робочий втомився і прибрав руки з візка. Хіба «сила протидії» відкотить візок назад? Ні, візок покотиться далі за інерцією, згідно з першим законом Ньютона.
Обертання має особливе значення в техніці, так як всі машини мають обертові частини. Рівняння, що зв’язують обертальну енергію тіла з частотою обертання, допомагають конструкторам підібрати найкраще поєднання розмірів і швидкостей обертання деталей машин. Слід сказати, що існує спокуса прийняти за тіло відліку обертається корпус машини. Ще б! При такому прийомі рівняння руху матимуть найпростіший вид. Але чи виконується при цьому перший закон Ньютона? Зрозуміло, немає. Закони Ньютона вірні щодо інерціальної системи відліку, яка повинна переміщатися прямолінійно і рівномірно. Але обертання не є прямолінійним рухом. Наприклад, якщо взяти за тіло відліку Землю, то виникає ілюзія обертання небесного зводу навколо неї. Можна скласти маси всіх зірок і помножити на квадрат швидкості обертання небосхилу. Вийде колосальна енергія! Шкода, що вона існує тільки на папері. Варто вилетіти у відкритий космос, як все встає на свої місця. Сонце і зірки нерухомі, обертається сама Земля, а вічне джерело дармовий енергії залишається паперовою фікцією. Таким чином, якщо використовувати Неінерційній систему, в ній з’являються фіктивні сили. З іншого боку, якщо цей математичний прийом допоможе спростити розрахунки, його, напевно, можна використовувати, не забуваючи про фіктивність сил інерції. Базисом для нас як і раніше буде енергія.

Посилання на основну публікацію