Обертальний рух

Познайомимося з фізичними основами обертального руху. Ми знаємо, що, якщо на тіло не діють ніякі сили, воно рухається в одному напрямку і з постійною швидкістю.

Якби тертя та інших видів опору середовища не існувало, такий рух тривало б нескінченно. Для того щоб змінити траєкторію руху, на тіло повинна подіяти сила, причому напрямок цієї сили не має збігатися з напрямком руху, інакше це буде просто прискорений рух по прямій лінії. Якщо сила часто змінює свій напрямок і абсолютну величину, ми будемо спостерігати складне звивисте рух з мінливою швидкістю. А в тому випадку, коли напрямок і абсолютна величина сили завжди залишається постійною, ми отримаємо круговий рух.
Що це за сила? Найпростіше відчути її, якщо прив’язати нитку до якого-небудь грузик і почати крутити його навколо себе, наприклад над головою (рис. 53). Як тільки грузик почне рівномірно обертатися, ви відчуєте, що нитка натяглася. Це сталося тому, що спочатку ви штовхнули грузик, він отримав деяку початкову швидкість і відповідно до закону інерції продовжує рухатися в тому ж напрямку. Але нитка не дає йому полетіти далеко. Рухаючись по інерції, грузик натягує нитку, а та, відповідно до третього закону, з тією ж силою тягне його назад. Сила натягу нитки, діюча на вантаж, завжди спрямована в одну точку, т. Е. В даному випадку до вашої руки. Вона називається доцентровою. Сила, що діє на нитку і, отже, на вашу руку, відповідно до третього закону дорівнює центростремительной по модулю і протилежна їй за напрямком. Її називають відцентровою.
Рух по колу може тривати тільки до тих пір, поки діє доцентрова сила. Якщо нитка обірветься, прив’язаний до неї вантаж відразу почне рухатися по прямій в тому напрямку, в якому він рухався в момент обриву, т. Е. По дотичній до колишньої його траєкторії. Але якщо обертальний рух відбувається тільки при наявності сили, обертається система не може вважатися інерціальній. Якщо одне тіло обертається навколо іншого, то вже не можна сказати, як при рівномірному русі, що вони рівноправні. На це звертав увагу ще Ньютон, коли говорив про відносне і абсолютному русі. Його знаменитий приклад виглядає так. Підвісимо відро з водою на мотузці, закрутимо цю мотузку і дамо їй вільно розкручуватися. Відро буде обертатися. Чи можна вважати, що насправді відро спочиває, а обертаються всі навколишні його предмети? Очевидно, ні, так як ми побачимо, що вода у відрі піднялася по краях і опустилася в центрі. Нічого подібного навколо не відбувається, і це показує, що обертання відра є абсолютним. Взагалі кажучи, будь-яка система, на яку діє сила, інерціальній не є. У цьому легко переконатися під час руху на будь-якому виді транспорту. Поки потяг чи автобус рухаються рівномірно, в них, можна без зусиль пересуватися, всі речі залишаються на місцях і т. Д. Але під час розгону або гальмування ситуація змінюється, і ви вже не можете сказати, що люди і предмети на вулиці поводяться точно так само, як і у вашому транспортному засобі. Точно так же ніяка система, що рухається по кривій лінії, не може вважатися інерціальній, тому що, для того щоб рух був криволінійним, на нього повинні діяти сили.

Посилання на основну публікацію