inercijalni i neinercijalni sustavi - uniosfizika.unios.hr/~dstanic/fizika...
TRANSCRIPT
8. Inercijalni i neinercijalni sustavi
Gibanje promatramo u odreñenom koordinatnom sustavu .r, v, a – ovise o izboru referentnog sustava
Vanjske sile ovise samo o meñusobnom položaju tijelaokoline, a ne o izboru sustava.
Inercijalni sustavi = sustavi u kojima vrijede Newtonovi zakoni= sustavi u kojima vrijedi Galilejev princip relativnosti= sustavi koji se jedan u odnosu na drugi gibaju
jednoliko po pravcu ili miruju
Neinercijalni sustavi = sustavi koji se gibaju ubrzano u odnosu na neki inercijalni sustav
= ne vrijede Newtonovi zakoni ni Galilejev princip relativnosti
8.1. Inercijalni sustavi. Galiljev princip relativn osti
Inercijalni sustavi = sustavi u kojima vrijede Newtonovi zakoni (prvi Newtonov zakon inercije)
Ako je sustav S inercijalan, tada je inercijalan svaki drugi sustav S’ koji u odnosu na njega miruje ili se giba jednoliko po pravcu.
Promotrimo dva inercijalna sustava S i S’ koji se gibaju relativnom brzinom v0. (t=0, O=O’)
0v�
OO’
0
0
'
'
'
'
t t
r r r
v v v
a a
=
= +
= +
=
� � �
� � �
� �
Galilejeve transformacije
'0 0
'
'
'
'
'
'
'
x x
y y
z z
x x
x x v t v v v
y y v v
z z v v
t t a a
= + = +
= =
= =
= =0r�
8.1. Inercijalni sustavi. Galiljev princip relativn ostiKlasična fizika: (v<<c, m = const)- gibanje ne utječe na vrijeme i prostor; - dužinski i vremenski intervali su apsolutni i ne ovise o koordinatnom sustavu(satovi pokazuju isto vrijeme (t=t’), a metri iste duljine (l=l’))
Djelovanje sile:
:
' : ' '
: ' '
S F ma
S F ma
vrijedi a a F F
=
=
= → =
�� �
�� �
� � �� ��
Drugi Newtonov zakon ima isti oblik u svim inercijalnim sustavima; oni su invarijantni na Galilejeve transformacije.
Svi inercijalni sustavi meñusobno su ekvivalentni. → ne postoji sustav koji apsolutno miruje; ne možemo ustanoviti koji sustav miruje, a koji se jednoliko giba (Galilejev princip relativnosti )
8.2. Jednoliko ubrzani sustavi. Inercijalne sile
0a�
( )0'a a a= −� � �
- vanjska sila u S
8.2. Jednoliko ubrzani sustavi. Inercijalne sile
Inercijalna sila je posljedica ubrzanja referentnog sustava, a ne djelovanja drugih tijela. Usmjerena je u suprotnom smjeru od smjera akceleracije neinercijalnog sustava.
0iF ma= −�� �
Drugi Newtonov zakon imat će formalno isti oblik i u ubrzanom sustavu ako silama koje nastaju zbog djelovanja drugih tijela dodamo i inercijalnu silu:
' ima F F= +� �� ��
Primjer:Promotrimo dizalo koje se a) giba jednoliko prema goreb) giba jednoliko ubrzano prema gorec) giba jednoliko ubrzano prema dolje 0opF ma G F
G mg
= = + ==
�� � �� ��
( )0
0
' ' 0
'
'
op i
op i
F ma G F F
G F G F mg ma
G m g a
= = + + =
= − = + = −= +
�� � �� �� ��
�� �� �� �� �� �
( )0
0
' ' 0
'
'
op i
op i
F ma G F F
G F G F mg ma
G m g a
= = + + =
= − = + = −= −
�� � �� �� ��
�� �� �� �� �� �
a)
b)
c)
Primjer:Odnos težine i sile teže pri vožnji liftom.
Primjer:Visak obješen na stropu vozila koje ubrzava.
0 0ma atg
mg gα = =
8.3. Rotiraju ći sustavi. Centrifugalna i Coriolisova sila
8.3. Rotiraju ći sustavi. Centrifugalna i Coriolisova sila
8.3. Rotiraju ći sustavi. Centrifugalna i Coriolisova silaPrimjeri Coriolisove sile na Zemlji:- sjeverni vjeter postaje sjeveroistočni- tijelo koje slobodno pada otklanja se prema istoku- rijeke na sjevernoj polutki koje teku prema sjeveru otklanjaju se prema istoku- projektil: prema sjeveru – otklon na istok
-prema zapadu – otklon prema tlu-prema istoku – otklon prema gore
- Foucaultovo njihalo – dokaz rotacije Zemlje ω
W E
S
N
na sjevernoj polutki