Т
2
кинетикалық энергия мен Жер орбитасынан Күннің тартылыс ӛрісінен
шығып кетуге қажетті
Т
RZ
кинетикалық энергияның қосындысынан тұрады:
,
бұдан
√
немесе
√
√
.
7 лекция. Инерциалды емес санақ жүйелері (ИЕСЖ).
7.1. Инерция күштері. Түзу сызықты және бір қалыпты айнымалы
қозғалыстағы ИЕСЖ.
7.2. Центрден тепкіш инерция күші.
7.3.Кариолис күші. Инерция күштерінің жер бетінде байқалуы.
7.1. Инерция күштері. Түзу сызықты және бір қалыпты айнымалы
қозғалыстағы ИЕСЖ.
Инерциалды санақ жүйесімен салыстырғанда үдеумен қозғалатын жүйені
инерциалды емес санақ жүйесі деп атайды. Инарциалды емес санақ
жүйелерінде И.Ньютонның заңдары орындалмайды. Берілген дене барлық
инерциялық жүйеге қатысты бірдей ⃗ үдеуіне ие болады. Кез келген
инерциялық емес санақ жүйесі инерциялық санақ жүйесіне қатысты біршама
үдеумен
қозғалатын болғандықтан, дененің инерциялык емес санақ
жүйесіндегі
⃗⃗⃗⃗ үдеуі ⃗ үдеуінен ӛзгеше болады. Дененің инерциялық және
инерциялық емес санақ жүйелеріндегі үдеулерінің айырымын ⃗
символымен
белгілейік:
⃗
⃗⃗⃗⃗ ⃗
Егер инерциялық емес санақ жүйесі инерциялық жүйеге қатысты
ілгерілемелі
қозгалыс жасаса, онда ⃗
инерциялық емес санақ жүйесінің
үдеуіне дәл келеді. Айналмалы қозғалыс кезінде инерциялық емес жүйесінің
әр түрлі нүктелерінің үдеуі бірдей болмайды. Бұл жағдайда ⃗
-ны
инерциялық емес жүйенің инерциялық жүйеге қатысты қозғалысының үдеуі
ретінде түсіндіруге болмайды.
Берілген денеге басқа денелердіц әсер етуінен пайда болған барлық
қорытқы күштер ⃗-ке тең болсын. Сонда Ньютоннын екінші заңына сәйкес
⃗
⃗
Инерциялык емес санақ жүйесіне катысты үдеуді жоғарыдағы формулаға
сәйкес мынадай түрде кӛрсетуге болады:
⃗⃗⃗⃗ ⃗ ⃗
⃗
⃗
Сонымен, егер денеге түскен барлық қорытқы күш нольге тең болса да, дене
инерциялық емес санақ жүйесіне катысты — ⃗
үдеуімен, яғни осы денеге —
⃗
-ға тең күш әсер еткендей қозғалады.
Демек, денелердің бір – бірімен әсерлесуінен туындайтын күштен басқа
инерция күшін енгізсек, инерциалды емес санақ жүйелерінде
динамиканың
заңдары орындалады. Инерция күші ескерілсе, Ньютонның екінші заңы кез
келген санақ жүйесінде орындалады. Инерция күші дененің массасы мен
оның инерциялық және инерциялык емес санақ жүелеріне
қатысты кері
таңбамен алынған үдеулері айырманың кӛбейтіндісіне тең деуге болады:
⃗
( ⃗
⃗⃗⃗⃗) ⃗
Сонда Ньютонның екінші заңының теңдеуі инерциялык емес санақ
жүйесінде мынадай түрде жазылады:
⃗⃗⃗⃗ ⃗ ⃗
⃗ ⃗ ( ⃗ – дененің инерциалды санақ жүйесіндегі үдеуі)
К санақ жүйесімен салыстырғанда үдеумен қозғалатын
K′ жүйесінде
массасы m денеге бір мезгілде басқа күштермен бірге инерция ⃗
күші әсер
етеді.
Жоғарыда айтылғандарды мынадай мысалмен түсіндірейік. Вагонның
тӛбесіне массасы
m шарик жіп арқылы ілінсін делік.
Вагон тыныштық немесе бірқалыпты қозғалыс күйін сақтаса, шарикке әсер
ететін ауырлық ⃗⃗ күшімен жіптің керілу ⃗⃗ күші теңесіп, жіп вертикаль
жағдайда болады. Егер вагонды ⃗
үдеумен ілгерлемелі қозғалысқа келтірсек,
жіп вертикаль күйінен қозғалысқа қарсы бағытта қорытқы күш ⃗ = ⃗⃗ ⃗⃗
шарикке ⃗
үдеу бергенше α бұрышқа ауытқиды.
Қозғалысы орныққан
шарикке әсер ететін қорытқы күш мына формула бойынша анықталады:
Бұдан жіптің вертикаль күйінен ауытқу бұрышының тангенсін табамыз:
Ауытқу бұрышы вагонның үдеуі артқан сайын ӛседі. Ілгерілемелі үдемелі
қолғалыстағы вагонмен байланысқан санақ жүйесімен салыстырғанда шарик
тыныштық күйін сақтайды. Бұл жағдай ⃗ қорытқы күші қарсы бағытталған
инерция ⃗
күшіне теңескенде ғана орындалады:
⃗
⃗
Ілгерлемелі үдемелі қозғалыстағы инерция күштері күнделікті ӛмірде жиі
кездеседі. Мысалы, автобус жылдамдығын арттырғанда, орындықта қозғалыс
бағытымен отырған адамға орындықтың арқасына қысатын инерция күші
әсер
етеді.
Керісінше,
автобус
тежелген кезде
инерция
күші
адамды орындықтың арқасынан ажырауға бағытталады. Инерция күштері
ғарыштық кемелерді ұшырғанда немесе тежегенде артық жүк ретінде
туындайды.
Достарыңызбен бөлісу: