Неинерциальные системы отсчета. Преобразования Галилея. Преобразования Лоренца

Содержание

Слайд 2

Неинерциальная система отсчета

Неинерциальной называется такая система отсчета, которая движется ускоренно относительно

Неинерциальная система отсчета Неинерциальной называется такая система отсчета, которая движется ускоренно относительно
инерциальной системы.
Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета.
Классическая механика постулирует два принципа:
1. Время абсолютно, то есть промежутки времени между двумя любыми событиями одинаковы во всех произвольно движущихся системах отсчета.
2. Пространство абсолютно, то есть расстояние между любыми двумя материальными точками одинаково во всех произвольно движущихся системах отсчета.
Эти принципы позволяют записать уравнение движения материальной точки в любой неинерциальной системе отсчета.

Слайд 3

Силы инерции

Если система отсчета движется с ускорением, то есть является

Силы инерции Если система отсчета движется с ускорением, то есть является неинерциальной,
неинерциальной, то законы Ньютона в ней применять нельзя.
Однако при ускоренном движении системы отсчета достаточно ввести понятие силы инерции. Тогда законы Ньютона будут выполняться и в неинерциальных системах.

Пример 1: движение автомобиля
с ускорением a

Пример 2: груз в вагоне

Сила инерции является не результатом взаимодей-ствия тел, а результатом перехода в неинерциаль-ную систему отсчета

Слайд 4

Центробежная сила

Сила инерции, действующая во вращающейся системе отсчета, называется центробежной. Эта сила

Центробежная сила Сила инерции, действующая во вращающейся системе отсчета, называется центробежной. Эта
действует в направлении, противоположном нормальному ускорению, то есть в направлении от центра вращения.

Рассмотрим силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета.

Скорость шарика относительно диска при вращении меняет направление - имеется сила инерции, перпендикулярная скорости (кориолисова сила).

Слайд 5

Пусть
- скорость тела во вращающейся системе отсчета,
- скорость тела в

Пусть - скорость тела во вращающейся системе отсчета, - скорость тела в
неподвижной системе отсчета,
- угловая скорость вращения системы.
Тогда сила, действующая на тело в неподвижной системе:
сила во вращающейся системе
сила Кориолиса
центробежная сила

Слайд 6

Движение точки под действием сил инерции аналогично движению во внешних силовых полях,

Движение точки под действием сил инерции аналогично движению во внешних силовых полях,
в том числе в гравитационном поле.

Резюме:
Силы инерции вызываются не взаимодействием тел, а ускоренным движением системы отсчета. В инерциальных системах отсчета силы инерции отсутствуют.
Свойства сил инерции:
1. Силы инерции неинвариантны относительно перехода от одной ускоренной системы отсчета к другой.
2. Силы инерции не подчиняются третьему закону Ньютона (равенству действия и противодействия).
3. Силы инерции всегда являются внешними по отношению к любой точке, находящейся в неинерциальной системе отсчета, следовательно, здесь нет замкнутых систем, и не выполняются законы сохранения.
4. Силы инерции пропорциональны массе материальной точки.

Слайд 7

Преобразования Галилея

Преобразование Галилея - уравнения, связывающие координаты и время некоторого события в

Преобразования Галилея Преобразование Галилея - уравнения, связывающие координаты и время некоторого события
двух инерциальных системах отсчета.

формулы преобразования Галилея

Принцип относительности Галилея: никакими механическими опытами нельзя установить, покоится ли данная система отсчета или движется равномерно и прямолинейно.

двойное дифференцирование

Слайд 8

Следствия преобразования Галилея
1) Ход времени одинаков в обеих системах отсчета (абсолютный характер

Следствия преобразования Галилея 1) Ход времени одинаков в обеих системах отсчета (абсолютный
времени.
2) Равенство масс в обеих системах отсчета (абсолютный характер массы).
3) Равенство ускорений масс в обеих системах отсчета (абсолютный характер ускорения).
4) Равенство сил взаимодействия материальных точек в инерциальных системах отсчета (инвариантность сил относительно преобразований Галилея).

Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях: Скорость света оказалась одинаковой в разных системах отсчета! (опыты Майкельсона)

Слайд 9

Постулаты специальной теории относительности (СТО)
1) Принцип относительности.
2) Принцип постоянства скорости света.

Преобразования Лоренца
В

Постулаты специальной теории относительности (СТО) 1) Принцип относительности. 2) Принцип постоянства скорости
отличие от преобразований Галилея преобразования Лоренца не противоречат постулатам СТО, а именно, гарантируют постоянство скорости света во всех инерциальных системах.

Слайд 10

Следствия из преобразований Лоренца
1. Относительность одновременности
Одновременные события в одной системе отсчета, не

Следствия из преобразований Лоренца 1. Относительность одновременности Одновременные события в одной системе
являются одновременными в другой.
2. Относительность промежутков времени
Движущиеся часы идут медленнее неподвижных.

Слайд 11

3. Относительность длин и расстояний
Размеры движущегося тела меньше размеров неподвижного.
4. Преобразование скоростей
Релятивистский

3. Относительность длин и расстояний Размеры движущегося тела меньше размеров неподвижного. 4.
закон сложения скоростей: сумма двух скоростей, меньших или равных скорости света, не превышает скорость света.

Слайд 12

Релятивистская динамика

1) Релятивистский импульс.

2) Уравнение движения (второй закон Ньютона)

Релятивистская динамика 1) Релятивистский импульс. 2) Уравнение движения (второй закон Ньютона)

Слайд 13

3) Релятивистские выражения для энергии

полная энергия

кинетическая энергия

энергия покоя

3) Релятивистские выражения для энергии полная энергия кинетическая энергия энергия покоя
Имя файла: Неинерциальные-системы-отсчета.-Преобразования-Галилея.-Преобразования-Лоренца.pptx
Количество просмотров: 64
Количество скачиваний: 2