Wanafalsafa wa kale walijaribu kuelewa kiini cha harakati, kufichua ushawishi wa nyota na Jua kwa mtu. Kwa kuongeza, watu daima wamejaribu kutambua nguvu zinazofanya kazi kwenye nyenzo katika mchakato wa harakati zake, na pia wakati wa kupumzika.
Aristotle aliamini kuwa pasipokuwa na harakati, mwili hauathiriwi na nguvu zozote. Hebu tujaribu kujua ni muafaka gani wa marejeleo unaoitwa inertial, tutatoa mifano yao.
Hali ya kupumzika
Katika maisha ya kila siku ni vigumu kugundua hali kama hiyo. Karibu na aina zote za harakati za mitambo, uwepo wa nguvu za nje huchukuliwa. Sababu ni nguvu ya msuguano, ambayo hairuhusu vitu vingi kuondoka kwenye nafasi yao ya awali, kuondoka hali ya kupumzika.
Kwa kuzingatia mifano ya mifumo ya marejeleo ya inertial, tunatambua kuwa yote yanalingana na sheria ya 1 ya Newton. Tu baada ya ugunduzi wake iliwezekana kuelezea hali ya kupumzika, kuonyesha nguvu zinazofanya kazi katika hali hii kwenye mwili.
Uundaji wa sheria ya 1 ya Newton
Katika tafsiri ya kisasa, anaelezea kuwepo kwa mifumo ya kuratibu, kuhusiana na ambayo mtu anaweza kuzingatia kutokuwepo kwa nguvu za nje zinazofanya kazi kwenye hatua ya nyenzo. Kwa mtazamo wa Newton, mifumo ya kumbukumbu inaitwa inertial, ambayo hutuwezesha kuzingatia uhifadhi wa kasi ya mwili kwa muda mrefu.
Ufafanuzi
Je, ni fremu zipi za marejeleo ambazo hazina hesabu? Mifano yao inasomwa katika kozi ya fizikia ya shule. Mifumo ya kumbukumbu ya inertial inachukuliwa kuwa yale ambayo hatua ya nyenzo inakwenda kwa kasi ya mara kwa mara. Newton alifafanua kuwa chombo chochote kinaweza kuwa katika hali sawa mradi tu hakuna haja ya kutumia nguvu zinazoweza kubadilisha hali hiyo.
Kwa uhalisia, sheria ya hali ya hewa haitimizwi katika hali zote. Kuchanganua mifano ya viunzi vya marejeleo vya inertial na visivyo na inertial, zingatia mtu anayeshikilia vijiti kwenye gari linalosonga. Gari linapofunga breki kali, mtu husogea kiotomatiki akilinganisha na gari, licha ya kukosekana kwa nguvu ya nje.
Inabadilika kuwa sio mifano yote ya fremu ya marejeleo isiyo na usawa inalingana na uundaji wa 1 sheria ya Newton. Ili kufafanua sheria ya hali mbaya, ufafanuzi ulioboreshwa wa mifumo ya marejeleo uliletwa ambapo unatimizwa ipasavyo.
Aina za mifumo ya marejeleo
Ni mifumo gani ya marejeleo inayoitwa inertial? Itakuwa wazi hivi karibuni. "Toa mifano ya mifumo ya marejeleo ya inertial ambayo 1 sheria ya Newton imeridhika" -kazi kama hiyo hutolewa kwa watoto wa shule ambao wamechagua fizikia kama mtihani katika daraja la tisa. Ili kukabiliana na kazi hiyo, ni muhimu kuwa na wazo kuhusu fremu za marejeleo zisizo na inertial.
Inertia inahusisha uhifadhi wa mapumziko au mwendo sawa wa mstatili wa mwili mradi tu mwili uko peke yake. Miili "iliyotengwa" ni ile ambayo haijaunganishwa, haiingiliani, imeondolewa kutoka kwa kila mmoja.
Hebu tuzingatie baadhi ya mifano ya fremu ya rejeleo isiyo na usawa. Kwa kuchukulia nyota kwenye galaksi kama sura ya rejeleo, badala ya basi linalosonga, utekelezaji wa sheria ya hali ya hewa kwa abiria wanaoshikilia reli hautakuwa na dosari.
Wakati wa kufunga breki, gari hili litaendelea kutembea sawasawa katika mstari ulionyooka hadi litakapoathiriwa na miili mingine.
Ni mifano gani ya fremu ya marejeleo isiyo na kifani unaweza kutoa? Hazipaswi kuwa na uhusiano na mwili uliochambuliwa, kuathiri hali yake.
Ni kwa mifumo kama hii ambapo sheria ya 1 ya Newton inatimizwa. Katika maisha halisi, ni vigumu kuzingatia harakati ya mwili kuhusiana na muafaka wa kumbukumbu wa inertial. Haiwezekani kufikia nyota ya mbali ili kufanya majaribio ya nchi kavu kutoka kwayo.
Dunia inakubalika kama mifumo ya marejeleo yenye masharti, licha ya ukweli kwamba inahusishwa na vitu vilivyowekwa juu yake.
Inawezekana kukokotoa uongezaji kasi katika fremu ya marejeleo ajizi ikiwa tutazingatia uso wa Dunia kama fremu ya marejeleo. Katika fizikia, hakuna rekodi ya hisabati ya sheria ya 1 ya Newton, lakini ni yeye ambaye ndiye msingi wauibuaji wa fasili na istilahi nyingi za kimwili.
Mifano ya fremu ajizi za marejeleo
Wanafunzi wa shule wakati mwingine hupata ugumu kuelewa matukio ya kimwili. Wanafunzi wa darasa la tisa wanapewa jukumu la maudhui yafuatayo: Ni muafaka gani wa marejeleo unaoitwa inertial? Toa mifano ya mifumo kama hii. Fikiria kwamba gari lililo na mpira hapo awali linasonga kwenye uso wa gorofa na kasi ya mara kwa mara. Kisha inasonga kando ya mchanga, kwa sababu hiyo, mpira umewekwa katika mwendo wa kasi, licha ya ukweli kwamba hakuna nguvu nyingine zinazofanya juu yake (athari yao ya jumla ni sifuri).
Kiini cha kile kinachotokea kinaweza kuelezewa na ukweli kwamba wakati wa kusonga juu ya uso wa mchanga, mfumo huacha kuwa inertial, una kasi ya mara kwa mara. Mifano ya fremu za marejeleo za inertial na zisizo za inerti zinaonyesha kuwa mpito wake hutokea katika kipindi fulani cha muda.
Mwili unapoongeza kasi, uharakishaji wake una thamani chanya, na unapofunga breki, takwimu hii inakuwa hasi.
Curvilinear movement
Kuhusiana na nyota na Jua, msogeo wa Dunia unafanywa kwa njia ya curvilinear, ambayo ina umbo la duaradufu. Muundo huo wa marejeleo, ambao katikati yake umeunganishwa na Jua, na shoka kuelekezwa kwa nyota fulani, itachukuliwa kuwa isiyo na usawa.
Kumbuka kwamba fremu yoyote ya marejeleo ambayo itasogea katika mstari ulionyooka na kwa usawa ikilinganishwa na heliocentric.mfumo ni inertial. Usogeaji wa Curvilinear unafanywa kwa kuongeza kasi.
Kwa kuzingatia ukweli kwamba Dunia husogea karibu na mhimili wake, fremu ya rejeleo, ambayo inahusishwa na uso wake, ikilinganishwa na miondoko ya heliocentric kwa kuongeza kasi. Katika hali kama hiyo, tunaweza kuhitimisha kuwa sura ya kumbukumbu, ambayo imeunganishwa na uso wa Dunia, inasonga kwa kuongeza kasi inayohusiana na heliocentric, kwa hivyo haiwezi kuzingatiwa kuwa ya inertial. Lakini thamani ya kuongeza kasi ya mfumo kama huo ni ndogo sana kwamba katika hali nyingi huathiri kwa kiasi kikubwa maelezo mahususi ya matukio ya mitambo yanayozingatiwa kuwa yanahusiana nayo.
Ili kutatua matatizo ya kiutendaji ya asili ya kiufundi, ni desturi kuzingatia fremu ya marejeleo kama isiyo ya ndani ambayo imeunganishwa kwa uthabiti na uso wa Dunia.
Galilaya Relativity
Muundo wote wa marejeleo wa inertial una sifa muhimu, ambayo inaelezwa na kanuni ya uhusiano. Kiini chake kiko katika ukweli kwamba jambo lolote la mitambo chini ya hali sawa ya awali linafanywa kwa njia ile ile, bila kujali sura iliyochaguliwa ya kumbukumbu.
Usawa wa ISO kulingana na kanuni ya uhusiano unaonyeshwa katika masharti yafuatayo:
- Katika mifumo kama hii, sheria za ufundi ni sawa, kwa hivyo mlingano wowote unaoelezewa nao, unaoonyeshwa kulingana na viwianishi na wakati, haujabadilika.
- Matokeo ya majaribio ya kiufundi yanayoendelea yanawezesha kubaini ikiwa mfumo wa marejeleo utakuwa umepumzika, au kama utafanyamwendo wa sare ya rectilinear. Mfumo wowote unaweza kutambuliwa kwa masharti kuwa hausimami ikiwa ule mwingine kwa wakati mmoja utasogea kuhusiana nao kwa kasi fulani.
- Milinganyo ya mechanics bado haijabadilika kuhusiana na kuratibu mabadiliko katika kesi ya mpito kutoka mfumo mmoja hadi mwingine. Unaweza kuelezea jambo lile lile katika mifumo tofauti, lakini asili yao ya kimwili haitabadilika.
Utatuzi wa matatizo
Mfano wa kwanza.
Amua ikiwa fremu ya marejeleo ya inertial ni: a) satelaiti bandia ya Dunia; b) kivutio cha watoto.
Jibu. Katika kesi ya kwanza, hakuna swali la mfumo wa kumbukumbu wa inertial, kwa kuwa satelaiti husogea katika obiti chini ya ushawishi wa nguvu ya mvuto, kwa hivyo, harakati hutokea kwa kuongeza kasi.
Kivutio pia hakiwezi kuzingatiwa kuwa mfumo wa inertial, kwa kuwa harakati zake za mzunguko hutokea kwa kuongeza kasi.
Mfano wa pili.
Mfumo wa kuripoti umeunganishwa kwa uthabiti na lifti. Katika hali gani inaweza kuitwa inertial? Ikiwa lifti: a) huanguka chini; b) huenda sawasawa juu; c) kuongezeka kwa kasi d) iliyoelekezwa chini kwa usawa.
Jibu. a) Katika msimu wa kuanguka bila malipo, uongezaji kasi huonekana, kwa hivyo fremu ya rejeleo inayohusishwa na lifti haitakuwa ya inertial.
b) Ikiwa lifti inasogea sawasawa, mfumo haubadiliki.
c) Wakati wa kusonga kwa kuongeza kasi, fremu ya marejeleo inachukuliwa kuwa isiyo ya kawaida.
d) Lifti inasogea polepole, ina mwendo mbaya, kwa hivyo huwezipiga fremu ya marejeleo kuwa inertial.
Hitimisho
Katika muda wote wa kuwepo kwake, mwanadamu amekuwa akijaribu kuelewa matukio yanayotokea katika asili. Majaribio ya kuelezea uhusiano wa mwendo yalifanywa na Galileo Galilei. Isaac Newton alifaulu kupata sheria ya hali ya hewa, ambayo ilianza kutumika kama msingi mkuu katika hesabu za mechanics.
Kwa sasa, mfumo wa kutambua nafasi ya mwili unajumuisha mwili, kifaa cha kubainisha saa na mfumo wa kuratibu. Kulingana na ikiwa mwili unasonga au umesimama, inawezekana kubainisha nafasi ya kitu fulani katika muda unaotakiwa.
