Ahli falsafah kuno cuba memahami intipati pergerakan, untuk mendedahkan pengaruh bintang dan Matahari pada seseorang. Di samping itu, orang sentiasa cuba mengenal pasti daya yang bertindak pada titik material dalam proses pergerakannya, serta pada saat rehat.
Aristotle percaya bahawa jika tiada pergerakan, tubuh tidak dipengaruhi oleh sebarang kuasa. Mari cuba cari bingkai rujukan yang dipanggil inersia, kami akan memberikan contohnya.
Keadaan berehat
Dalam kehidupan seharian adalah sukar untuk mengesan keadaan sedemikian. Dalam hampir semua jenis pergerakan mekanikal, kehadiran daya luar diandaikan. Sebabnya ialah daya geseran, yang tidak membenarkan banyak objek meninggalkan kedudukan asalnya, meninggalkan keadaan rehat.
Mengambil kira contoh sistem rujukan inersia, kami perhatikan bahawa kesemuanya sepadan dengan undang-undang pertama Newton. Hanya selepas penemuannya adalah mungkin untuk menerangkan keadaan rehat, untuk menunjukkan daya yang bertindak dalam keadaan ini pada badan.
Formulasi hukum 1 Newton
Dalam tafsiran moden, beliau menerangkan kewujudan sistem koordinat, berbanding yang mana seseorang boleh menganggap ketiadaan daya luar yang bertindak pada titik material. Dari sudut pandangan Newton, sistem rujukan dipanggil inersia, yang membolehkan kita mempertimbangkan pemuliharaan halaju badan untuk masa yang lama.
Definisi
Bingkai rujukan yang manakah merupakan inersia? Contoh-contohnya dipelajari dalam kursus fizik sekolah. Sistem rujukan inersia dianggap sebagai sistem yang berkaitan dengan titik bahan bergerak pada kelajuan tetap. Newton menjelaskan bahawa mana-mana badan boleh berada dalam keadaan yang sama selagi tidak perlu menggunakan daya padanya yang boleh mengubah keadaan sedemikian.
Pada hakikatnya, hukum inersia tidak dipenuhi dalam semua kes. Menganalisis contoh rangka rujukan inersia dan bukan inersia, pertimbangkan seseorang yang memegang susur tangan dalam kenderaan yang bergerak. Apabila kereta membrek dengan mendadak, seseorang bergerak secara automatik berbanding kenderaan itu, walaupun tiada daya luar.
Ternyata tidak semua contoh kerangka rujukan inersia sepadan dengan rumusan hukum 1 Newton. Untuk menjelaskan hukum inersia, takrifan sistem rujukan yang diperhalusi telah diperkenalkan di mana ia dipenuhi dengan sempurna.
Jenis sistem rujukan
Apakah sistem rujukan yang dipanggil inersia? Ia akan menjadi jelas tidak lama lagi. "Berikan contoh sistem rujukan inersia di mana hukum 1 Newton dipenuhi" -tugas yang sama ditawarkan kepada pelajar sekolah yang telah memilih fizik sebagai peperiksaan di gred sembilan. Untuk mengatasi tugasan itu, anda perlu mempunyai idea tentang kerangka rujukan inersia dan bukan inersia.
Inersia melibatkan pemeliharaan rehat atau gerakan rectilinear seragam badan selagi badan berada dalam pengasingan. Badan "terpencil" ialah badan yang tidak bersambung, tidak berinteraksi, dialih keluar antara satu sama lain.
Mari kita pertimbangkan beberapa contoh rangka rujukan inersia. Dengan mengandaikan bintang di galaksi sebagai rangka rujukan, bukannya bas yang bergerak, pelaksanaan undang-undang inersia untuk penumpang yang berpegang pada rel akan menjadi sempurna.
Semasa membrek, kenderaan ini akan terus bergerak secara seragam dalam garisan lurus sehingga ia terjejas oleh badan lain.
Apakah contoh rangka rujukan inersia yang boleh anda berikan? Ia tidak sepatutnya mempunyai kaitan dengan badan yang dianalisis, menjejaskan inersianya.
Untuk sistem sedemikianlah hukum pertama Newton dipenuhi. Dalam kehidupan sebenar, sukar untuk mempertimbangkan pergerakan badan berbanding kerangka rujukan inersia. Mustahil untuk sampai ke bintang yang jauh untuk menjalankan eksperimen darat daripadanya.
Bumi diterima sebagai sistem rujukan bersyarat, walaupun pada hakikatnya ia dikaitkan dengan objek yang diletakkan di atasnya.
Adalah mungkin untuk mengira pecutan dalam bingkai rujukan inersia jika kita menganggap permukaan Bumi sebagai bingkai rujukan. Dalam fizik, tidak ada rekod matematik undang-undang pertama Newton, tetapi dialah yang menjadi asas untukterbitan daripada banyak definisi dan istilah fizikal.
Contoh bingkai inersia rujukan
Pelajar sekolah kadangkala sukar memahami fenomena fizikal. Pelajar gred sembilan ditawarkan tugas kandungan berikut: “Apakah kerangka rujukan yang dipanggil inersia? Berikan contoh sistem sedemikian. Andaikan bahawa kereta dengan bola pada mulanya bergerak di atas permukaan rata dengan kelajuan yang tetap. Kemudian ia bergerak di sepanjang pasir, akibatnya, bola diatur ke dalam gerakan dipercepatkan, walaupun pada hakikatnya tiada daya lain bertindak ke atasnya (jumlah kesannya ialah sifar).
Intipati apa yang berlaku boleh dijelaskan oleh fakta bahawa semasa bergerak di atas permukaan berpasir, sistem tidak lagi menjadi inersia, ia mempunyai kelajuan yang tetap. Contoh rangka rujukan inersia dan bukan inersia menunjukkan bahawa peralihannya berlaku dalam tempoh masa tertentu.
Apabila badan memecut, pecutannya mempunyai nilai positif, dan apabila brek, angka ini menjadi negatif.
Pergerakan melengkung
Berbanding dengan bintang dan Matahari, pergerakan Bumi dilakukan di sepanjang trajektori melengkung, yang mempunyai bentuk elips. Rangka rujukan itu, di mana pusatnya sejajar dengan Matahari, dan paksi diarahkan ke bintang tertentu, akan dianggap inersia.
Perhatikan bahawa sebarang rangka rujukan yang akan bergerak dalam garis lurus dan relatif seragam kepada heliosentriksistem adalah inersia. Pergerakan melengkung dilakukan dengan sedikit pecutan.
Memandangkan fakta bahawa Bumi bergerak mengelilingi paksinya, kerangka rujukan, yang dikaitkan dengan permukaannya, berbanding dengan pergerakan heliosentrik dengan sedikit pecutan. Dalam keadaan sedemikian, kita boleh membuat kesimpulan bahawa kerangka rujukan, yang disambungkan dengan permukaan Bumi, bergerak dengan pecutan berbanding dengan heliosentrik, jadi ia tidak boleh dianggap inersia. Tetapi nilai pecutan sistem sedemikian adalah sangat kecil sehingga dalam banyak kes ia memberi kesan ketara kepada spesifik fenomena mekanikal yang dianggap relatif kepadanya.
Untuk menyelesaikan masalah praktikal yang bersifat teknikal, adalah lazim untuk menganggap sebagai inersia kerangka rujukan yang bersambung tegar dengan permukaan Bumi.
Relativiti Galilean
Semua kerangka rujukan inersia mempunyai sifat penting, yang diterangkan oleh prinsip relativiti. Intipatinya terletak pada hakikat bahawa sebarang fenomena mekanikal di bawah keadaan awal yang sama dijalankan dengan cara yang sama, tanpa mengira kerangka rujukan yang dipilih.
Kesamaan ISO mengikut prinsip relativiti dinyatakan dalam peruntukan berikut:
- Dalam sistem sedemikian, undang-undang mekanik adalah sama, jadi mana-mana persamaan yang diterangkan oleh mereka, dinyatakan dari segi koordinat dan masa, kekal tidak berubah.
- Hasil eksperimen mekanikal yang berterusan memungkinkan untuk menentukan sama ada kerangka rujukan akan berada dalam keadaan tenang atau sama ada ia membuatgerakan seragam rectilinear. Mana-mana sistem secara bersyarat boleh diiktiraf sebagai pegun jika yang satu lagi pada masa yang sama bergerak secara relatifnya pada kelajuan tertentu.
- Persamaan mekanik kekal tidak berubah berkenaan dengan transformasi penyelarasan dalam kes peralihan daripada satu sistem ke sistem yang lain. Anda boleh menerangkan fenomena yang sama dalam sistem yang berbeza, tetapi sifat fizikalnya tidak akan berubah.
Menyelesaikan masalah
Contoh pertama.
Tentukan sama ada kerangka inersia rujukan ialah: a) satelit buatan Bumi; b) tarikan kanak-kanak.
Jawapan. Dalam kes pertama, tidak ada persoalan tentang sistem rujukan inersia, kerana satelit bergerak di orbit di bawah pengaruh daya graviti, oleh itu, pergerakan berlaku dengan sedikit pecutan.
Tarikan juga tidak boleh dianggap sebagai sistem inersia, kerana pergerakan putarannya berlaku dengan sedikit pecutan.
Contoh kedua.
Sistem pelaporan bersambung kukuh dengan lif. Dalam situasi apakah ia boleh dipanggil inersia? Jika lif: a) jatuh; b) bergerak sama rata ke atas; c) meningkat dengan cepat d) sama rata menghala ke bawah.
Jawapan. a) Dalam jatuh bebas, pecutan muncul, jadi kerangka rujukan yang dikaitkan dengan lif tidak akan menjadi inersia.
b) Dengan pergerakan seragam lif, sistem adalah inersia.
c) Apabila bergerak dengan sedikit pecutan, kerangka rujukan dianggap inersia.
d) Lif bergerak perlahan, mempunyai pecutan negatif, jadi anda tidak bolehpanggil bingkai rujukan inersia.
Kesimpulan
Sepanjang masa kewujudannya, manusia telah cuba memahami fenomena yang berlaku di alam semula jadi. Percubaan untuk menerangkan kerelatifan gerakan dilakukan oleh Galileo Galilei. Isaac Newton berjaya memperoleh hukum inersia, yang mula digunakan sebagai postulat utama dalam pengiraan dalam mekanik.
Pada masa ini, sistem pengesanan kedudukan badan termasuk badan, peranti untuk menentukan masa, serta sistem koordinat. Bergantung pada sama ada badan bergerak atau pegun, adalah mungkin untuk mencirikan kedudukan objek tertentu dalam tempoh masa yang dikehendaki.
