Кіріспе. Зерттеу тақырыбының өзектілігі
жүктеу/скачать 450 Kb.
|
stud.kz-16742
| 1.2. Инерция күштері
Практикада көп жағдайда инерциал емес санақ жүйелерін қлдануға тура келеді. Мысалы: айналыстағы Жер. Бұл жағайда Ньютон заңдары орынды болмайды, бірақ Ньютон заңдарын қолдану үшін ең қарапайым тәсіл бар. Ол үшін белгілі күштерден басқа денеге әсер ететін қосымша күшті енгізу керек. Ол күштің мәнін Ньютонның 2-ші заңы бойынша (1) түрінде жазылады. Бұл күш үдеуге порпорционал. Пропорционалддық коэффициенті инерттік масса деп аталады. Бұл заң кез-келген инерциал емес жүйеде орындалады. Ал, дене ретінде сол күшке әсер ететін дене алынады. (2). Алгебралық тұрғыдан (1) формуладан (2) формулаға көшірудің айырмашылығы жоқ. Ал физикалық тұрғыдан бұл екі формуланың мәні бар. Себебі: (2) формуланы инерциал емес жүйедегі Ньютонның 2-ші заңы деп қарастырады. Онда шамасын біз денеге әсер етуші бір күш деп қабылдауымыз керек. Бірақ ол күштердің көзін, яғни қандай дененің әсер ететінін көрсете алмаймыз. Сонымен, ешқандай тікелей әсермен көрінбейді. Бұл күш тек қана жүйенің инерциал еместігінен пайда болатындықтан инерция күші деп атайды. Инерция күшінің белгілі мысалдары болып, айналмалы санақ жүйесінде пайда болатын центрден тепкіш күштерді жатқызуға болады. Сурет-3, а - Жер экваторының жазықтығын 24 сағат периодпен айналған спутник. б – бұл жасанды серіктің белгісіз күш арқылы ілінуі экваторда өзгеріссіз көрініп тұр. Инерция күшін енгізудің қажеттігін (3) суреттегі Жердің жасанды серігіндегі қозғалысынан байқауға болады. Жер серігі өне бойы Жердің бір нүктесінің үстінде тұр. Жерге қатысты Жер серігі тыныштықты, ал оған Жерден тартылыс күші әсер еткенде және Жердегі бақылаушылар Жер серігін ешқандай тіреусіз , ұстаусыз ілініп тұрғанын көреді. Олай болса, көрінбейтін күш болғаны. Ол күш Жердің өрісіне қарама-қарсы бағытталады. Ол центрден тепкіш күш және ол Жердің өзіне де әсер етеді. Жердің полюстерін сызып, экватор бойынша созып, күшті есептеу қажет. Ол үшін Жер серігінің сызықтық жылдамдығы қозғалысын және Жер серігінің бұрыштық жылдамдығын ескеріп, (3) формула инерциал емес жүйеде Жер серігі тыныштықта болғандықтан (4) шығады. Осыған сәйкесті центрден тепкіш күш және айналу өрісінен тысқары бағытталған. Сонымен қатар, егер дене айналысын санақ жүйесіне қатысты қосымша қозғалса, екінші инерция күшін енгізу керек. 4-сурет. а - тұрақты жылдамдықпен түзу сызықты қозғалатын еркін дене. Дене уақыт ішінде арақашықтығын жүріп А нүктесіне жетеді.б - бұрыштық жылдамдықпен айналатын санақ жүйесі. уақыт аралығында бұрышпен А үктесінен А1нүктесіне орын ауыстырады. в – айналыстағы санақ жүйесіне қатысты А1нүктесі өзгермейтін жағдайд аболады және дене А нүктесіне дәл түсу үшін түзу бойымен ауытқуы тиіс. Осындай түзу бойымен ауытқу Кориолис күшін туғызады. г, д, е – егер дене қарама-қарсы бағытқа қозғалса, онда дене түзу бойынан қарама-қарсы жаққа ауытқиды. (4а)-суретте инерциал санақ жүйесіне қатысты тұрақты жылдамдықпен қозғалатын дене көрсетілген. (4б)-суретте айналыстағы санақ жүйелері дене қозғалысының түрі көрсетілген. Мұндай санақ жүйесінде дененің траекторясы түзу сызықтан ауытқиды. Оған ешқандай күш әсер етпегннің өзінде (4в) суреттеауытқиды. Егер дене қарама-қарсы бағытта қозғалса, онда дене басқа жағына ауытқиды (4г). Сонда біз тағы бір инерция күшін енгізуіміз керек. Ол айналу осіне және қозғалу жылдамдығына перпендикуляр бағытталған. Бұл инерция күшін кориолис күші деп атайды. Ол немесе түрінде жазылады. Кориолис күші Ньютон экспериментіндегі құлаған денені шығысқа қарай ауытқытатын күш және осы күш Фуко маятнигіндегі тербеліс жазықтығына перпендикуляр бағытта әсер етеді. Сурет-5. S Күннің Е Жерден айналысының көрінетін тәуліктік қозғалысы Күннен үдемелі Жерге бағытталған.Бұл жағдайда Жерге бағытталған Кориолис күші, Жерден бағытталған центрден тепкіш күштен екі есе артық. Тек осы кориолис күші арқылы Күннің Жерге қатысты қозғалысын көзге көрінетін тәуліктік қозғалыспен түсіндіруге болады. Сонымен Ньютон заңдарын инерциал емес санақ жүйесінде сақтап қалу үшін физикалық объектінің көзі болып табылмайтын қосымша күштер енгізуіміз керек. жүктеу/скачать 450 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|