Раздел 6 движения в неинерциальных системах отсчета

Тема 6.1 Движение в неинерциальных системах отсчета

Движение частицы относительно неинерциальной системы отсчета. Силы инерции. Понятие о принципе эквивалентности. Динамические характеристики механической системы.

Ключевые слова: неинерциальная система отсчета, силы инерции, принцип эквивалентности, импульс системы, момент импульса системы, кинетическая энергия системы.

Лежащие в основе классической механики законы Ньютона не применимы в неинерциальных системах отсчёта. В этих системах тело, на которое не действуют внешние силы, не будет двигаться прямолинейно и равномерно. На практике часто возникает задача описания движения тела в неинерциальной системе отсчёта. Чтобы её решить, ускорение тела a раскладывают на две компоненты:

где w – ускорение тела, возникающее под действием приложенной к нему силы F, в соответствии со вторым законом Ньютона:

,

где w – ускорение тела в отсутствие силы. Если на тело не действуют силы, то w = 0 и a = w.

Для описания движения тел в неинерциальных системах отсчёта удобно использовать фиктивные силы, называемые силами инерции Fin. Реального силового взаимодействия, соответствующего этим силам, нет. Они нужны лишь для того, чтобы учесть неинерциальность систем отсчёта. После введения сил инерции, второе уравнение Ньютона можно записать в виде

Как известно, движение материальной точки можно разложить на поступательное и вращательное. Соответственно, можно выделить два крайних типа неинерциальных систем отсчёта: 1) системы отсчёта, двигающиеся прямолинейно относительно инерциальных; 2) системы отсчёта, совершающие вращательное движение относительно инерциальных.