Qadimgi faylasuflar harakatning mohiyatini tushunishga, yulduzlar va Quyoshning insonga ta'sirini ochib berishga harakat qilganlar. Bundan tashqari, odamlar doimo moddiy nuqtaning harakatlanish jarayonida ham, dam olish vaqtida ham harakat qiluvchi kuchlarni aniqlashga harakat qilganlar.
Aristotel harakat bo'lmaganda tanaga hech qanday kuch ta'sir qilmaydi, deb hisoblagan. Keling, qaysi sanoq sistemalari inertial deb atalishini aniqlashga harakat qilaylik, ularga misollar keltiramiz.
Dam olish holati
Kundalik hayotda bunday holatni aniqlash qiyin. Mexanik harakatning deyarli barcha turlarida begona kuchlarning mavjudligi taxmin qilinadi. Sababi ishqalanish kuchi ko'p jismlarning asl holatini tark etishiga, dam olish holatidan chiqib ketishiga imkon bermaydi.
Inertial sanoq sistemalari misollarini koʻrib chiqsak, ularning barchasi Nyutonning 1-qonuniga mos kelishini taʼkidlaymiz. U kashf etilgandan keyingina dam olish holatini tushuntirish, bu holatda tanaga ta'sir qiluvchi kuchlarni ko'rsatish mumkin bo'ldi.
Nyutonning 1-qonunining formulasi
Zamonaviy talqinda u koordinata tizimlarining mavjudligini tushuntiradi, unga nisbatan moddiy nuqtaga ta'sir qiluvchi tashqi kuchlar yo'qligini ko'rib chiqish mumkin. Nyuton nuqtai nazaridan, mos yozuvlar tizimlari inertial deb ataladi, bu bizga tananing tezligining uzoq vaqt davomida saqlanishini ko'rib chiqishga imkon beradi.
Tanriflar
Qaysi sanoq sistemalari inertial hisoblanadi? Ularning misollari maktab fizikasi kursida o'rganiladi. Moddiy nuqta o'zgarmas tezlikda harakat qiladigan tizimlar inertial mos yozuvlar tizimlari deb hisoblanadi. Nyutonning aniqlik kiritishicha, har qanday jism shunga o'xshash holatda bo'lishi mumkin, agar unga bunday holatni o'zgartirishi mumkin bo'lgan kuchlarni qo'llash kerak bo'lmasa.
Haqiqatda inersiya qonuni hamma hollarda ham bajarilmaydi. Inertial va noinertial sanoq sistemalari misollarini tahlil qilib, harakatlanayotgan transport vositasida tutqichlardan ushlab turgan odamni ko'rib chiqing. Avtomobil keskin tormozlanganda, odam tashqi kuch yo‘qligiga qaramay, avtomatik ravishda avtomobilga nisbatan harakatlanadi.
Ma'lum bo'lishicha, inertial sanoq sistemasining barcha misollari 1-Nyuton qonunining formulasiga mos kelmaydi. Inertsiya qonunini aniqlashtirish uchun mos yozuvlar tizimlarining aniq ta'rifi kiritilgan bo'lib, unda u benuqson bajariladi.
Ma'lumot tizimlarining turlari
Qanday sanoq sistemalar inertial deyiladi? Tez orada aniq bo'ladi. "1 Nyuton qonuni bajariladigan inertial sanoq sistemalariga misollar keltiring" -xuddi shunday vazifa 9-sinfda fizikani imtihon sifatida tanlagan maktab o'quvchilariga taklif etiladi. Vazifani bajarish uchun inertial va noinertial sanoq sistemalari haqida tasavvurga ega boʻlish zarur.
Inersiya tana yakka holda boʻlsa, dam olish yoki tananing bir xil toʻgʻri chiziqli harakatini saqlashni oʻz ichiga oladi. "Izolyatsiya qilingan" jismlar bir-biriga bog'lanmagan, o'zaro ta'sir qilmaydigan, bir-biridan olib tashlangan jismlardir.
Inersial sanoq sistemasiga ba'zi misollarni ko'rib chiqamiz. Galaktikadagi yulduz harakatlanuvchi avtobus emas, balki mos yozuvlar ramkasi sifatida qabul qilinsa, relslarni ushlab turgan yo'lovchilar uchun inersiya qonunining bajarilishi mukammal bo'ladi.
Tormozlash vaqtida bu avtomobil boshqa jismlar ta'sir qilmaguncha bir tekisda tekis harakatlanishda davom etadi.
Inertial sanoq sistemasiga qanday misollar keltira olasiz? Ular tahlil qilinayotgan jism bilan aloqasi bo'lmasligi, uning inertsiyasiga ta'sir qilmasligi kerak.
Mana shunday tizimlar uchun Nyutonning 1-qonuni bajariladi. Haqiqiy hayotda tananing harakatini inertial sanoq sistemalariga nisbatan ko'rib chiqish qiyin. Uzoqdagi yulduzdan yer ustida tajriba o‘tkazish uchun unga etib borib bo‘lmaydi.
Yer undagi ob'ektlar bilan bog'langan bo'lishiga qaramay, shartli mos yozuvlar tizimlari sifatida qabul qilinadi.
Er sirtini sanoq sistemasi deb hisoblasak, inertial sanoq sistemasida tezlanishni hisoblash mumkin. Fizikada Nyutonning 1-qonunining matematik yozuvi yo'q, lekin u asos bo'lgan.ko'plab jismoniy ta'riflar va atamalardan olingan.
Inertial sanoq sistemalariga misollar
Maktab oʻquvchilari baʼzan jismoniy hodisalarni tushunishda qiynaladi. To‘qqizinchi sinf o‘quvchilariga quyidagi mazmundagi vazifa taklif etiladi: “Qanday sanoq sistemalari inertial deyiladi? Bunday tizimlarga misollar keltiring. Faraz qilaylik, koptokli arava dastlab tekis yuzada doimiy tezlikda harakat qiladi. Keyin u qum bo'ylab harakatlanadi, natijada to'p unga boshqa kuchlar ta'sir qilmasa ham, tezlashtirilgan harakatga o'rnatiladi (ularning umumiy ta'siri nolga teng).
Bo`layotgan voqealarning mohiyatini qumli sirtda harakatlanayotganda tizim inertiallikni to`xtatib turishi, doimiy tezlikka ega bo`lishi bilan izohlash mumkin. Inertial va noinertial sanoq sistemalari misollari ularning o‘tishlari ma’lum vaqt oralig‘ida sodir bo‘lishini ko‘rsatadi.
Tana tezlashganda uning tezlashuvi ijobiy qiymatga ega, tormozlashda esa bu ko'rsatkich manfiy bo'ladi.
Egri chiziqli harakat
Yulduzlarga va Quyoshga nisbatan Yer harakati ellips shakliga ega boʻlgan egri chiziqli traektoriya boʻylab amalga oshiriladi. Markazi Quyoshga to'g'ri keladigan va o'qlari ma'lum yulduzlarga yo'n altirilgan mos yozuvlar tizimi inertial hisoblanadi.
Esda tutingki, har qanday mos yozuvlar tizimi geliotsentrikga nisbatan toʻgʻri chiziqda va bir xilda harakatlanadi.sistema inertialdir. Egri chiziqli harakat biroz tezlanish bilan amalga oshiriladi.
Yerning oʻz oʻqi atrofida harakatlanishini hisobga olsak, uning yuzasi bilan bogʻlangan sanoq sistemasi geliotsentrikga nisbatan maʼlum bir tezlanish bilan harakat qiladi. Bunday vaziyatda biz Yer yuzasi bilan bog'langan sanoq sistemasi geliotsentrikga nisbatan tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun uni inertial deb hisoblash mumkin emas, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ammo bunday tizimning tezlashuvining qiymati shunchalik kichikki, u ko'p hollarda unga nisbatan ko'rib chiqilgan mexanik hodisalarning o'ziga xos xususiyatlariga sezilarli ta'sir qiladi.
Texnik xarakterdagi amaliy masalalarni hal qilish uchun Yer yuzasi bilan qattiq bogʻlangan sanoq sistemasini inertial deb hisoblash odat tusiga kiradi.
Galiley nisbiyligi
Barcha inertial sanoq sistemalari nisbiylik printsipi bilan tavsiflangan muhim xususiyatga ega. Uning mohiyati shundan iboratki, har qanday mexanik hodisa bir xil boshlang'ich sharoitda, tanlangan ma'lumot tizimidan qat'i nazar, bir xil tarzda amalga oshiriladi.
ISOning nisbiylik printsipiga muvofiq tengligi quyidagi qoidalarda ifodalangan:
- Bunday tizimlarda mexanika qonunlari bir xil, shuning uchun ular tomonidan tasvirlangan, koordinatalar va vaqt bilan ifodalangan har qanday tenglama oʻzgarishsiz qoladi.
- Davom etayotgan mexanik tajribalar natijalari ma'lumot doirasi tinch holatda bo'ladimi yoki yo'qligini aniqlashga imkon beradi.to'g'ri chiziqli bir tekis harakat. Har qanday tizim shartli ravishda statsionar deb tan olinishi mumkin, agar ikkinchisi bir vaqtning o'zida unga nisbatan ma'lum tezlikda harakat qilsa.
- Mexanika tenglamalari bir tizimdan ikkinchisiga o’tishda koordinatali o’zgarishlarga nisbatan o’zgarishsiz qoladi. Turli tizimlarda bir xil hodisani tasvirlashingiz mumkin, lekin ularning jismoniy tabiati o‘zgarmaydi.
Muammo yechish
Birinchi misol.
Inertial sanoq sistemasi: a) Yerning sun’iy yo’ldoshi; b) bolalar attraksioni.
Javob. Birinchi holda, inertial mos yozuvlar tizimi haqida gap bo'lishi mumkin emas, chunki sun'iy yo'ldosh tortishish kuchi ta'sirida orbitada harakat qiladi, shuning uchun harakat biroz tezlanish bilan sodir bo'ladi.
Attraksionni ham inertial tizim deb hisoblash mumkin emas, chunki uning aylanish harakati biroz tezlanish bilan sodir boʻladi.
Ikkinchi misol.
Hisobot tizimi lift bilan mustahkam bogʻlangan. Qanday vaziyatlarda uni inertial deb atash mumkin? Lift: a) pastga tushsa; b) bir tekis yuqoriga siljiydi; c) tez ko'tariladi d) bir tekis pastga yo'n altirilgan.
Javob. a) Erkin tushishda tezlanish paydo bo'ladi, shuning uchun lift bilan bog'langan mos yozuvlar tizimi inertial bo'lmaydi.
b) Liftning bir tekis harakatlanishi bilan tizim inertialdir.
c) Bir oz tezlanish bilan harakatlanayotganda sanoq sistemasi inertial hisoblanadi.
d) Lift sekin harakat qiladi, salbiy tezlashuvga ega, shuning uchun siz harakat qila olmaysizsanoq sistemasini inertial deb atash.
Xulosa
Insoniyat oʻzining butun davri davomida tabiatda sodir boʻlayotgan hodisalarni tushunishga harakat qilib kelgan. Harakatning nisbiyligini tushuntirishga urinishlar Galiley Galiley tomonidan qilingan. Isaak Nyuton inertsiya qonunini chiqarishga muvaffaq bo'ldi, u mexanikada hisob-kitoblarda asosiy postulat sifatida qo'llanila boshlandi.
Hozirda tana holatini aniqlash tizimi tanani, vaqtni aniqlash moslamasini, shuningdek, koordinata tizimini o'z ichiga oladi. Tananing harakatlanishi yoki harakatsizligiga qarab, ma'lum bir ob'ektning kerakli vaqt oralig'idagi holatini tavsiflash mumkin.
