Filozofët e lashtë u përpoqën të kuptonin thelbin e lëvizjes, të zbulonin ndikimin e yjeve dhe Diellit tek një person. Përveç kësaj, njerëzit janë përpjekur gjithmonë të identifikojnë forcat që veprojnë në një pikë materiale në procesin e lëvizjes së saj, si dhe në një moment pushimi.
Aristoteli besonte se në mungesë të lëvizjes, trupi nuk ndikohet nga asnjë forcë. Le të përpiqemi të gjejmë se cilat korniza referimi quhen inerciale, do të japim shembuj të tyre.
Gjendja në pushim
Në jetën e përditshme është e vështirë të zbulosh një gjendje të tillë. Pothuajse në të gjitha llojet e lëvizjeve mekanike, supozohet prania e forcave të jashtme. Arsyeja është forca e fërkimit, e cila nuk lejon që shumë objekte të largohen nga pozicioni i tyre origjinal, të largohen nga gjendja e prehjes.
Duke marrë parasysh shembuj të sistemeve të referencës inerciale, vërejmë se të gjitha korrespondojnë me ligjin 1 të Njutonit. Vetëm pas zbulimit të tij ishte e mundur të shpjegohej gjendja e pushimit, për të treguar forcat që veprojnë në këtë gjendje në trup.
Formulimi i ligjit të parë të Njutonit
Në interpretimin modern, ai shpjegon ekzistencën e sistemeve të koordinatave, në lidhje me të cilat mund të konsiderohet mungesa e forcave të jashtme që veprojnë në një pikë materiale. Nga këndvështrimi i Njutonit, sistemet e referencës quhen inerciale, të cilat na lejojnë të marrim parasysh ruajtjen e shpejtësisë së trupit për një kohë të gjatë.
Përkufizime
Cilat korniza referimi janë inerciale? Shembuj të tyre studiohen në kursin e fizikës shkollore. Sistemet e referencës inerciale konsiderohen ato në lidhje me të cilat pika materiale lëviz me një shpejtësi konstante. Njutoni sqaroi se çdo trup mund të jetë në një gjendje të ngjashme për sa kohë që nuk ka nevojë të aplikohen forca në të që mund të ndryshojnë një gjendje të tillë.
Në realitet, ligji i inercisë nuk përmbushet në të gjitha rastet. Duke analizuar shembuj të kornizave të referencës inerciale dhe jo-inerciale, merrni parasysh një person që mbahet nga parmakët në një automjet në lëvizje. Kur një makinë frenon ashpër, një person lëviz automatikisht në lidhje me automjetin, pavarësisht mungesës së një force të jashtme.
Rezulton se jo të gjithë shembujt e një kuadri inercial referimi korrespondojnë me formulimin e ligjit të 1 Njutonit. Për të sqaruar ligjin e inercisë, u prezantua një përkufizim i rafinuar i sistemeve të referencës në të cilin ai përmbushet në mënyrë të përsosur.
Llojet e sistemeve të referencës
Cilat sisteme referimi quhen inerciale? Do të bëhet e qartë së shpejti. "Jepni shembuj të sistemeve të referencës inerciale në të cilat plotësohet ligji i Njutonit" -Një detyrë e ngjashme u ofrohet edhe nxënësve që kanë zgjedhur fizikën si provim në klasën e nëntë. Për të përballuar detyrën, është e nevojshme të keni një ide rreth kornizave të referencës inerciale dhe joinerciale.
Inercia përfshin ruajtjen e pushimit ose lëvizjes drejtvizore uniforme të trupit për sa kohë që trupi është në izolim. Trupat "të izoluar" janë ata që nuk janë të lidhur, nuk ndërveprojnë, janë larguar nga njëri-tjetri.
Le të shqyrtojmë disa shembuj të një kuadri inercial referimi. Duke supozuar një yll në galaktikë si një kornizë referimi, në vend të një autobusi në lëvizje, zbatimi i ligjit të inercisë për pasagjerët që mbahen pas binarëve do të jetë i përsosur.
Gjatë frenimit, kjo automjet do të vazhdojë të lëvizë në mënyrë të njëtrajtshme në vijë të drejtë derisa të ndikohet nga trupa të tjerë.
Çfarë shembujsh të një kuadri inercial referimi mund të jepni? Ato nuk duhet të kenë lidhje me trupin e analizuar, të ndikojnë në inercinë e tij.
Për sisteme të tilla përmbushet ligji i parë i Njutonit. Në jetën reale, është e vështirë të merret parasysh lëvizja e një trupi në lidhje me kornizat inerciale të referencës. Është e pamundur të arrish në një yll të largët për të kryer eksperimente tokësore prej tij.
Toka pranohet si sisteme referimi të kushtëzuara, pavarësisht faktit se ajo shoqërohet me objekte të vendosura në të.
Është e mundur të llogaritet nxitimi në kornizën e referencës inerciale nëse marrim si kornizë referencë sipërfaqen e Tokës. Në fizikë, nuk ka asnjë rekord matematikor të ligjit 1 të Njutonit, por është ai që është baza përderivimi i shumë përkufizimeve dhe termave fizikë.
Shembuj të kornizave inerciale të referencës
Nxënësit e shkollës ndonjëherë e kanë të vështirë të kuptojnë fenomenet fizike. Nxënësve të klasës së nëntë u ofrohet detyra e përmbajtjes së mëposhtme: “Cilat korniza referimi quhen inerciale? Jepni shembuj të sistemeve të tilla. Supozoni se karroca me topin fillimisht lëviz në një sipërfaqe të sheshtë me një shpejtësi konstante. Më pas ai lëviz përgjatë rërës, si rezultat, topi vendoset në lëvizje të përshpejtuar, pavarësisht se mbi të nuk veprojnë forca të tjera (efekti i tyre total është zero).
Thelbi i asaj që po ndodh mund të shpjegohet me faktin se ndërsa lëviz në një sipërfaqe ranore, sistemi pushon së qeni inercial, ai ka një shpejtësi konstante. Shembuj të kornizave të referencës inerciale dhe joinerciale tregojnë se kalimi i tyre ndodh në një periudhë të caktuar kohe.
Kur trupi përshpejton, nxitimi i tij ka një vlerë pozitive dhe gjatë frenimit, kjo shifër bëhet negative.
Lëvizje curvilineare
Në lidhje me yjet dhe Diellin, lëvizja e Tokës kryhet përgjatë një trajektoreje të lakuar, e cila ka formën e një elipsi. Korniza e referencës, në të cilën qendra është në linjë me Diellin dhe boshtet drejtohen drejt yjeve të caktuara, do të konsiderohet inerciale.
Vini re se çdo kornizë referimi që do të lëvizë në një vijë të drejtë dhe uniforme në raport me heliocentriksistemi është inercial. Lëvizja curvilineare kryhet me një përshpejtim.
Duke pasur parasysh faktin që Toka lëviz rreth boshtit të saj, korniza e referencës, e cila lidhet me sipërfaqen e saj, në raport me heliocentrik, lëviz me njëfarë nxitimi. Në një situatë të tillë, mund të konkludojmë se korniza e referencës, e cila është e lidhur me sipërfaqen e Tokës, lëviz me nxitim në raport me atë heliocentrike, kështu që nuk mund të konsiderohet inerciale. Por vlera e nxitimit të një sistemi të tillë është aq e vogël sa në shumë raste ndikon ndjeshëm në specifikat e dukurive mekanike të konsideruara në lidhje me të.
Për të zgjidhur probleme praktike të një natyre teknike, është zakon të konsiderohet si inerciale kuadri i referencës që është i lidhur ngushtë me sipërfaqen e Tokës.
Relativiteti Galileas
Të gjitha kornizat inerciale të referencës kanë një veti të rëndësishme, e cila përshkruhet nga parimi i relativitetit. Thelbi i tij qëndron në faktin se çdo fenomen mekanik në të njëjtat kushte fillestare kryhet në të njëjtën mënyrë, pavarësisht nga kuadri i zgjedhur i referencës.
Barazia e ISO sipas parimit të relativitetit shprehet në dispozitat e mëposhtme:
- Në sisteme të tilla, ligjet e mekanikës janë të njëjta, kështu që çdo ekuacion që përshkruhet prej tyre, i shprehur në terma të koordinatave dhe kohës, mbetet i pandryshuar.
- Rezultatet e eksperimenteve mekanike të vazhdueshme bëjnë të mundur të përcaktohet nëse korniza e referencës do të jetë në qetësi, ose nëse ajo bënlëvizje drejtvizore uniforme. Çdo sistem mund të njihet me kusht si i palëvizshëm nëse tjetri në të njëjtën kohë lëviz në lidhje me të me një shpejtësi të caktuar.
- Ekuacionet e mekanikës mbeten të pandryshuara në lidhje me transformimet e koordinatave në rastin e kalimit nga një sistem në tjetrin. Ju mund të përshkruani të njëjtin fenomen në sisteme të ndryshme, por natyra e tyre fizike nuk do të ndryshojë.
Zgjidhja e problemit
Shembulli i parë.
Përcaktoni nëse korniza e referencës inerciale është: a) një satelit artificial i Tokës; b) tërheqja e fëmijëve.
Përgjigje. Në rastin e parë, nuk bëhet fjalë për një sistem referimi inercial, pasi sateliti lëviz në orbitë nën ndikimin e forcës së gravitetit, prandaj, lëvizja ndodh me një përshpejtim.
Tërheqja gjithashtu nuk mund të konsiderohet një sistem inercial, pasi lëvizja e tij rrotulluese ndodh me një farë nxitimi.
Shembulli i dytë.
Sistemi i raportimit është i lidhur fort me ashensorin. Në cilat situata mund të quhet inercial? Nëse ashensori: a) bie; b) lëviz në mënyrë të barabartë lart; c) ngrihet me shpejtësi d) drejtuar në mënyrë të barabartë poshtë.
Përgjigje. a) Në rënie të lirë, shfaqet nxitimi, kështu që korniza e referencës që lidhet me ashensorin nuk do të jetë inerciale.
b) Me lëvizje uniforme të ashensorit, sistemi është inercial.
c) Kur lëvizni me një përshpejtim, korniza e referencës konsiderohet inerciale.
d) Ashensori lëviz ngadalë, ka një nxitim negativ, kështu që nuk mund tëquaj kornizën e referencës inerciale.
Përfundim
Gjatë gjithë kohës së ekzistencës së tij, njerëzimi është përpjekur të kuptojë fenomenet që ndodhin në natyrë. Përpjekjet për të shpjeguar relativitetin e lëvizjes u bënë nga Galileo Galilei. Isak Njutoni arriti të nxjerrë ligjin e inercisë, i cili filloi të përdoret si postulati kryesor në llogaritjet në mekanikë.
Për momentin, sistemi i zbulimit të pozicionit të trupit përfshin trupin, pajisjen për përcaktimin e kohës, si dhe sistemin e koordinatave. Në varësi të faktit nëse trupi është në lëvizje apo i palëvizshëm, është e mundur të karakterizohet pozicioni i një objekti të caktuar në periudhën e dëshiruar kohore.
