1. Физика пәні және оның басқа ғылымдармен байланысы. Физикалық шамалардың ӛлшемділігі және ӛлшеу бірліктері
Кариолис күші. Инерция күштерінің жер бетінде байқалуы
жүктеу/скачать 2.69 Mb. Pdf көрінісі
|
| 7.3. Кариолис күші. Инерция күштерінің жер бетінде байқалуы.
Айналмалы санақ жүйесінде қозғалатын денеге әсер ететін инерция күші. Массасы m шарик бірқалыпты айналатын дискінің радиусының бойымен υ′ жылдамдықпен қозғалсын. (υ′ = const ,ω == const ,υ′ ⊥ ω). Егер диск айналмаса, радиус бойымен бағытталған шарик радиалды түзумен қозғалып, А нүктесіне келеді. Диск а-сызбада кӛрсетілген бағытта айналса, шарик АВ қисығымен қозғалады. Айналатын дискідегі шарикті радиустың бойымен қозғалуын мәжбүр ету үшін шарик үйкеліссіз жылжитын ӛзекшені пайдаланамыз. Дискіге радиус бойымен қатаң бекітілген (ә-сызба) ӛзекшенің бойымен шарик бірқалыпты түзусызықты υ′ жылдамдықпен қолзғалады делік. Шарик ауытқығанда ӛзекше оған қандай да бір ⃗ күшпен әсер етеді. Дискімен салыстырғанда шарик бірқалыпты түзусызықты қозғалады. Ӛйткені ⃗ күші шарикке берілетін υ′ жылдамдығына перпендикуляр F k теңестіріледі. Бұл күш кориолистік инерция күші деп аталады. Кориолис күшінің тӛмендегі формуламен анықталатындығын дәлелдейік: ⃗ [ ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗] ⃗ векторы дененің жылдамдығының υ′ және санақ жүйесінің бұрыштық ω жылдамдығының векторларына перпендикуляр. Оның бағыты оң бұранда ережесімен анақталады. Кориолиус күші айналатын санақ жүйесімен салыстырғанда қозғалыстағы денелерге ғана әсер етеді (Мысалы, Жермен салыстырғанда). Жерде ӛтетін біраз құбылыстар Кориолиус күшімен түсіндіріледі. Егер дене солтүстік жарты шарда солтүстікке қарай қозғалса, оған әсер ететін Кориолиус күші қозғалыс бағытымен оң жаққа қарай бағытталғандықтан, дене шығысқа ауытқиды. (сызба). Егер дене оңтүстік бағытта қозғалса, денеге қозғалыс бағытымен қарағанда Кориолиус күші оңға қарай бағытталған, яғни дене батысқа ауытқиды. Сондықтан солтүстік жарты шарда ӛзендердің оң жақ жағалауы күшті шайылуға ұшырап жарланады. Теміржолдың қозғалысы бойынша алғандағы оң жағындағы релісі сол жағындағысымен салыстырғанда тезірек тозады. Осыған ұқсас оңтүстік жарты шарда оңтүстікке қарай қозғалатын денелерге қозғалыс бағыты бойынша сол жаққа қарай бағытталған Кориолиус күші әсер етеді. Мысалы, Кориолиус күшінің әсерінен 60 0 еңдікте Жер бетіне 100м биіктіктен құлайтын дене шығысқа қарай 1м ауытқиды. Жо5арыда5ыларды ескерсек, инарциальды емес санақ жүйесі үшін динамиканың негізгі заңын аламыз: ⃗⃗⃗⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ Инерция күштері денелердің әсерлесуімен емес, санақ жүйесінің үдемелі қозғалысынан туындайтын болғандықтан, Ньютонның үшінші заңына бағынбайды. Инерциалды емес санақ жүйесіндегі кез келген денеге әсер ететін инерция күші сыртқы күш болып табылады. Олай болса, бұл жерде тұйық жүйе жоқ. Яғни, инерциалды емес санақ жүйесінде қозғалыс мӛлшерінің, энергияның және қозғалыс мӛлшерінің моментінің сақталу заңдары орындалмайды. Инерция күштері инерциалды емес санақ жүйелерінде туындайды. Инерциалды емес жүйесінде кеңістік біртекті және изотропты емес. Ал уақыт біртекті емес. Жермен байланысқан санақ жүйесін дәл есептеулерде инерциалды санақ жүйесіне жатқызуға болмайды. Егер нақты бір дененің қозғалыс теңдеуінің Жермен байланысқан инерциалды емес санақ жүйелеріндегі қозғалыс теңдеулерінің шешімдерін тәжрибеден алынған нәтижелермен салыстырып, таңдап алынған жүйенің инерциалды немесе үдемелі қозғалыстағы жүйе екендігін анықтай аламыз. Мұндай тексерулер Жермен байланысқан санақ жүйелерін кӛптеген механикалық есептерді шешкенде инерциалды санақ жүйесі ретінде қарастыруға болатындығын кӛрсетті. Жер ӛзінің осінен айналғанда тауындайтын инерциялық күшті бағалайық. Жердің бұрыштық жылдамдығы: Оның квадраты: . Экватордағы центрге тартқыш үдеу: Бұл ауырлық күшінің үдеуінің 0,4 пайызын құрайды. жылдамдықпен ендікте горизонталь жолмен қозғалатын кориолиустік үдеу: Немесе жуықтап алғанда a k үдеуі ауырлық күшінің үдеуінің 0,5 пайы-зын құрайды. Инерция күші дененің Жермен байланысқан санақ жүйесіндегі қозғалыс мӛлшерін елеулі ӛзгерту үшін оған ұзақ уақыт әсер етуі қажет (Ft қозғалыс мӛлшері үлкен мәнге ие болады). жүктеу/скачать 2.69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|