Төвөөс зугтах нөлөө. Төвөөс зугтах хүчний үйлдэл. Эртний хүний ​​зэвсэг - дүүгүүр

Эргэдэг лавлагааны системд ажиглагч түүнийг эргэлтийн тэнхлэгээс холдуулах хүчийг мэдэрдэг.

Таны жолоодож буй машин огцом эргэх үед та таагүй мэдрэмжийг мэдэрч байсан байх. Одоо чамайг хажууд нь хаячих юм шиг санагдсан. Хэрэв та Ньютоны механикийн хуулиудыг санаж байгаа бол та шууд утгаараа хаалга руу дарагдсан тул энэ нь танд ямар нэгэн хүч нөлөөлсөн гэсэн үг юм. Үүнийг ихэвчлэн "төвөөс зугтах хүч" гэж нэрлэдэг. Төвөөс зугтах хүчний улмаас огцом эргэлт дээр энэ хүч таныг машины хажуу тал руу шахах үед маш гайхалтай байдаг. (Дашрамд хэлэхэд энэ нэр томъёо нь Латин үгнээс гаралтай төв("төв") ба фугус("гүйж байгаа"), 1689 онд Исаак Ньютон шинжлэх ухааны хэрэглээнд нэвтрүүлсэн.)

Харин хөндлөнгийн ажиглагчид бүх зүйл өөрөөр харагдах болно. Машин эргэх үед ажиглагч таныг ямар ч гадны хүчний нөлөөнд автаагүй аливаа биетийн адил шулуун замаар үргэлжлүүлэн хөдөлж байна гэж бодох болно; мөн машин шулуун замаасаа хазайсан. Ийм ажиглагч танд та биш машины хаалгыг шахаж байгаа юм шиг санагдах болно, харин эсрэгээр машины хаалга таныг дарамталж эхэлж байна.

Гэсэн хэдий ч эдгээр хоёр үзэл бодлын хооронд зөрчилдөөн байхгүй. Лавлах системүүдийн аль алинд нь үйл явдлуудыг ижил аргаар дүрсэлсэн бөгөөд энэ тайлбарт ижил тэгшитгэлийг ашигладаг. Цорын ганц ялгаа нь юу болж байгааг гадны болон дотоод ажиглагчаар тайлбарлах явдал юм. Энэ утгаараа төвөөс зугтах хүч нь Кориолисийн хүчийг санагдуулдаг (Кориолисын эффектийг үзнэ үү), энэ нь эргэлдэх лавлах хүрээнүүдэд мөн адил үйлчилдэг.

Бүх ажиглагчид энэ хүчний нөлөөг олж хардаггүй тул физикчид төвөөс зугтах хүчийг ихэвчлэн нэрлэдэг зохиомол хүчэсвэл псевдо хүч. Гэсэн хэдий ч энэ тайлбар нь төөрөгдүүлсэн байж магадгүй гэж би бодож байна. Эцсийн эцэст таныг машины хаалгыг хүчтэй шахаж буй хүчийг зохиомол гэж нэрлэх аргагүй юм. Гол санаа нь инерцийн дагуу үргэлжлүүлэн хөдөлж байх үед таны бие хөдөлгөөний шулуун чиглэлийг хадгалахыг хичээдэг бол машин үүнээс зайлсхийж, үүнээс болж танд дарамт учруулдаг.

Төвөөс зугтах хүчний хоёр тодорхойлолтын тэнцүү байдлыг харуулахын тулд бага зэрэг тооцоо хийцгээе. Тойрог дотор тогтмол хурдтай хөдөлж буй бие нь чиглэлээ байнга өөрчилдөг тул хурдатгалтай хөдөлдөг. Энэ хурдатгал нь тэнцүү байна v 2 /r, Хаана v- хурд, r- тойргийн радиус. Үүний дагуу тойрог дотор хөдөлж буй жишиг хүрээн дотор байрлах ажиглагч нь төвөөс зугтах хүчийг мэдрэх болно mv 2 /r.

Одоо юу хэлснийг нэгтгэн дүгнэж үзье: муруй замаар хөдөлж буй аливаа бие нь машинд сууж буй зорчигч, тахир дутуу утсан дээрх бөмбөг, эсвэл дэлхийг тойрон эргэлдэж буй нарны эргэн тойронд ямар нэгэн өөрчлөлтийг мэдэрдэг. машины хаалганы даралт, олсны таталт, нарны таталцлын нөлөөгөөр үүсдэг хүч. Энэ хүчийг нэрлэе Ф. Эргэдэг лавлагааны хүрээнд байгаа хүний ​​үүднээс харахад бие нь хөдөлдөггүй. Энэ нь дотоод хүч чадал гэсэн үг юм Фгадаад төвөөс зугтах хүчээр тэнцвэржүүлсэн:

Гэсэн хэдий ч, эргэдэг жишиг хүрээний гадна байрладаг ажиглагчийн үүднээс харахад бие (та, бөмбөг, Дэлхий) гадны хүчний нөлөөн дор жигд хөдөлдөг. Ньютоны механикийн хоёр дахь хуулийн дагуу энэ тохиолдолд хүч ба хурдатгалын хоорондын хамаарал байна F = м. Энэ тэгшитгэлд тойрог дотор хөдөлж буй биеийн хурдатгалын томьёог орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

F = ma = mv 2 / r

Гэхдээ ийм байдлаар бид эргэлдэх лавлах системд байрлах ажиглагчийн тэгшитгэлийг яг таг олж авсан. Энэ нь хоёр ажиглагч өөр өөр байрнаас эхэлж байгаа хэдий ч үйлчлэх хүчний хэмжээний талаар ижил үр дүнд хүрдэг гэсэн үг юм.

Энэ бол механик шинжлэх ухаан гэж юу болохыг харуулсан маш чухал жишээ юм. Өөр өөр лавлах системд байрладаг ажиглагчид болж буй үзэгдлийг огт өөр аргаар дүрсэлж чаддаг. Гэсэн хэдий ч тэдний ажиглаж буй үзэгдлүүдийг дүрслэх хандлагын ялгаа хэчнээн чухал байсан ч тэдгээрийг тодорхойлсон тэгшитгэлүүд ижил байх болно. Энэ бол байгалийн хуулиудын үл өөрчлөгдөх зарчмаас өөр зүйл биш бөгөөд үүний үндэс суурь болдог

Энд нэг хүү олсоор чулуу ээрүүлж байна. Тэрээр энэ чулууг олс тасрах хүртэл хурдан, хурдан эргүүлдэг. Дараа нь чулуу хаа нэгтээ хажуу тийшээ нисэх болно. Ямар хүч олсыг таслав? Эцсийн эцэст тэр чулуу барьж байсан бөгөөд жин нь мэдээж өөрчлөгдөөгүй. Олс дээр төвөөс зугтах хүч үйлчилдэг, гэж эрдэмтэд бүр өмнө нь хариулж байсан. Эрдэмтэд Ньютоноос хамаагүй өмнө биеийг эргүүлэхийн тулд түүнд ямар нэг хүч үйлчлэх ёстойг олж мэдсэн. Гэхдээ энэ нь ялангуяа Ньютоны хуулиас тодорхой харагдаж байна. Ньютон бол анхны эрдэмтэн юм. Тэрээр нарны эргэн тойрон дахь гаригуудын эргэлтийн шалтгааныг тогтоожээ. Энэ хөдөлгөөнийг үүсгэсэн хүч нь таталцлын хүч байв.

Төв рүү чиглэсэн хүч

Чулуу тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг тул энэ нь түүнд ямар нэгэн хүч нөлөөлж, түүний хөдөлгөөнийг өөрчилдөг гэсэн үг юм. Эцэст нь инерцийн улмаас чулуу нь шулуун шугамаар хөдлөх ёстой. Хөдөлгөөний анхны хуулийн энэ чухал хэсэг заримдаа мартагддаг. Далайн эрэгүргэлж шулуун. Мөн олс тасарсан чулуу ч мөн адил шулуунаар ниснэ. Чулууны замыг засдаг хүч нь түүнийг эргэдэг л бол түүнд үйлчилдэг. Энэ тогтмол хүчийг гэж нэрлэдэг төв рүү чиглэсэн давхарга. Энэ нь чулуунд наалддаг. Харин дараа нь, -ийн дагуу, олс дээр чулууны хажуугаас хөдөлж, төв рүү чиглэсэн хүчтэй тэнцүү хүч гарч ирэх ёстой. Энэ хүчийг төвөөс зугтах хүч гэж нэрлэдэг. Чулуу хэдий чинээ хурдан эргэлдэнэ, төдий чинээ олсоор үйлчлэх хүч нэмэгдэнэ. Мэдээжийн хэрэг, чулуу илүү хүчтэй татах болно - олсыг урах болно. Эцэст нь, түүний аюулгүй байдлын хязгаар хангалтгүй байж магадгүй, олс тасарч, чулуу одоо шулуун шугамаар инерцээр нисэх болно. Нэгэнт хурдаа барьдаг болохоор маш хол нисч чаддаг.

Эртний хүний ​​зэвсэг - дүүгүүр

Магадгүй хамгийн их эртний хүний ​​зэвсэг - дүүгүүр. Библийн домогт өгүүлснээр хоньчин Давид аварга Голиатыг энэ дүүгүүрийн чулуугаар хөнөөжээ. Мөн дүүгүүр нь олс, чулуутай яг адилхан ажилладаг. Зөвхөн үүний дотор урьд нь мушгиагүй чулууг зөв цагт нь гаргадаг.
Цэнгэлдэх хүрээлэнд та тамирчдыг ихэвчлэн хардаг - зээрэнцэг эсвэл алх шидэгч. Мөн энд нэг танил зураг байна. Тамирчин илүү хурдан эргэлдэж, дискийг гартаа барьж, эцэст нь гараас нь суллана. Диск нь жаранаас далан метр нисдэг. Маш өндөр хурдтай үед эргэдэг биед маш том хүч үүсдэг нь тодорхой байна. Эдгээр хүч нь эргэлтийн тэнхлэгээс холдох тусам нэмэгддэг.

Роторын төвлөрөл

Хэрэв эргэдэг бие нь сайн төвлөрсөн бол эргэлтийн тэнхлэг нь биеийн тэгш хэмийн тэнхлэгтэй яг таарч байвал энэ нь тийм ч аймшигтай биш юм. Шинээр гарч ирж буй хүчнүүд тэнцвэртэй байх болно. Гэхдээ тааруухан зохицох нь хамгийн тааламжгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Энэ тохиолдолд тэнцвэргүй хүч нь эргэдэг машины гол дээр байнга үйлчилдэг бөгөөд энэ нь өндөр хурдтайгаар энэ босоо амыг эвдэж чаддаг.
Уурын турбин роторын эргэлтийн хурд нь минутанд гучин мянган эргэлт хүрдэг. Үйлдвэрт туршилтын туршилт хийх үед эмч өвчтэй хүний ​​зүрх сэтгэлийг сонсдогтой адил ажиллаж байгаа турбиныг сонсдог. Хэрэв ротор муу төвлөрсөн бол энэ нь тэр даруй мэдэгдэхүйц болох болно - түгшүүртэй тогших, чимээ шуугиан нь хурдан эргэлддэг роторын жигд дуунд нэгдэж, удахгүй болох ослыг урьдчилан таамаглах болно. Турбиныг зогсоож, роторыг шалгаж, түүний эргэлтийг бүрэн жигд болгодог.

Төвөөс зугтах хүчийг тэнцвэржүүлэх

Төвөөс зугтах хүчийг тэнцвэржүүлэхинженер, зохион бүтээгчдийн байнгын санаа зовоосон асуудал юм. Эдгээр хүчнүүд нь машинуудын хамгийн аюултай дайснууд бөгөөд тэд ихэвчлэн хор хөнөөлтэй ажилладаг. ЗХУ-ын усан онгоцны үйлдвэрлэлийн гайхамшигт эрдэмтэн, академич Алексей Николаевич Крылов оюутнуудад лекц уншиж байхдаа ийм хор хөнөөлтэй үйлдлийн жишээг үзүүлэв. 1890 онд мянга гаруй зорчигчтой нэг уурын хөлөг Англиас Америк руу явж байв. Энэ хөлөг онгоц тус бүр есөн мянган морины хүчтэй хоёр хөдөлгүүрээр тоноглогдсон байв. Эдгээр машиныг бүтээсэн инженерүүд хангалттай туршлагагүй, мэдлэггүй байсан тул Ньютоны гурав дахь хуулийг үл тоомсорлосон бололтой. Нээлттэй далай дээр хөдөлгүүр бүрэн хүчин чадлаараа ажиллаж байх үед нэг машин шууд утгаараа хэсэг хэсгээрээ нисч, эргэлтийн явцад үүссэн хүчнээс болж хуваагджээ. Хагархай хэсгүүд нь өөр машиныг гэмтээж, ёроолыг нь цоолжээ. Машины өрөөнд усанд автсан. Далайн усан онгоц хөвөгч болон хувирч, давалгаан дээр арчаагүй ганхав. Түүнийг өөр усан онгоц чирэхдээ төвөөс зугтах хүчний хохирогчийг хамгийн ойрын боомт руу хүргэжээ.

Дискийг өнцгийн хурдаар жигд эргэдэг гэж төсөөлье. Шилэн дээр суурилуулсан бөмбөг нь дисктэй хамт эргэлдэж, пүршээр дискний төвтэй холбогддог (Зураг 8.3).

Цагаан будаа. 8.3. Эргэдэг дисктэй холбоотой жишиг хүрээн дэх инерцийн төвөөс зугтах хүч

Бөмбөлөг нь дисктэй харьцуулахад тайван байдалд байгаа бөгөөд пүршний хурцадмал хүч нь бөмбөгний масс ба хэвийн (төв рүү чиглэсэн) хурдатгалын үржвэртэй тэнцүү байх байрлалыг эзэлдэг (дискний жигд эргэлттэй, бөмбөгний тангенциал хурдатгал тэгтэй тэнцүү байх нь ойлгомжтой)

дискний төвөөс бөмбөг рүү татсан радиус вектор хаана байна (8.3-р зургийг үз). Гэхдээ энэ бол инерцийн лавлагааны системээс дискний эргэлтийг харж буй ажиглагчийн үндэслэл юм. Эргэдэг инерциал бус лавлагааны системийг дисктэй холбож үзье ТО", үүнд диск болон бөмбөг амарч байна. Энэ систем дэх бөмбөгний тэнцвэрийн нөхцөл нь дараах хэлбэртэй байна.

Эргэдэг жишиг хүрээн дэх ажиглагч бөмбөгний тэнцвэрийг инерцийн хүч байгаагаар тайлбарладаг.

чиглүүлсэн төвөөсдиск 0" радиус векторын дагуу.

ω өнцгийн хурдтай жигд эргэдэг жишиг хүрээний материаллаг цэг дээр үйлчлэх инерцийн хүчийг гэнэ. төвөөс зугтах инерцийн хүч:

Эргэлтийн тэнхлэгээс нөгөө тал руу чиглэсэн материаллаг цэг рүү зурсан векторыг энд үзүүлэв. Координатын гарал үүсэл нь материалын цэгийн эргэлтийн хавтгайд биш харин эргэлтийн тэнхлэг дээр байрлах тохиолдолд радиус вектороос ялгахын тулд бид үүнийг нэвтрүүлсэн.

Видео 8.4. Төвөөс зугтах инерцийн хүч: дүүжин бөмбөг

Эргэлтийн тэнхлэг дээрх эхийн дурын байрлалын хувьд тодорхой материаллаг цэгийн радиус векторыг үргэлж хэлбэрээр илэрхийлж болно.

Парааль хаана байна. - эргэлтийн тэнхлэгтэй зэрэгцээ, үүнээс гадна, векторын радиусын бүрэлдэхүүн хэсэг нь эргэлтийн тэнхлэг дээр хэвтэж (санаж: вектор эргэлтийн тэнхлэгээс эхэлдэг) ба - эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр түүний бүрэлдэхүүн хэсэг нь эргэлтийн тэнхлэгээс эхэлж, тухайн цэгийн дагуу хөдөлж буй тойргийн төвд байрладаг. Сайн мэддэг томъёог ашиглан

Хөндлөн үржвэр ба скаляр үржвэр нь үргэлж тэгтэй тэнцүү байдаг тул төвөөс зугтах инерцийн хүчийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Тиймээс, ерөнхий тохиолдолд эргэлтийн тэнхлэг дээрх гарал үүслийг дур зоргоороо сонгохдоо материаллаг цэгийн аль ч байрлалд түүн дээр үйлчлэх төвөөс зугтах инерцийн хүчийг дараах хэлбэрээр бичиж болно.

Видео 8.5. Гинжний "гайхалтай" зан байдал - энд инерцийн төвөөс зугтах хүч байхгүй байсангүй. Гинж нь хөнгөн, холбоосын хооронд бараг үрэлтгүй байдаг

Видео 8.6. Гинжний “гайхалтай” зан байдал 2. Гинж нь хүнд, холбоос хоорондын үрэлт ихтэй

Жишээ.Шингэнтэй сав нь босоо тэнхлэгийг тойрон өнцгийн хурдтайгаар эргэлддэг (Зураг 8.4). Шингэний гадаргуугийн хэлбэрийг олцгооё.

Цагаан будаа. 8.4. Эргэдэг шингэний гадаргуугийн хэлбэр

Шингэнтэй хамт эргэдэг жишиг хүрээн дээр бид асуудлыг шийддэг. Энэ системд шингэн нь хөдөлгөөнгүй боловч таталцлын хүчнээс гадна төвөөс зугтах инерцийн хүчээр үйлчилдэг. Шингэний гадаргуу нь эргэлтийн тэнхлэгт тэгш хэмтэй байна. Энэ гадаргуугийн хэсгийг тэнхлэг болгон авах эргэлтийн тэнхлэгийг агуулсан босоо хавтгайгаар авч үзье.

Координаттай цэг дээр байрлах масстай гадаргуу дээрх шингэний элементийг авч үзье. Таталцлын хүч үүн дээр үйлчилдэг ба инерцийн төвөөс зугтах хүч (энд координат нь эргэлтийн тэнхлэгээс хол байх ба нэгж векторууд юм). Эдгээр хүчний үр дүн нь босоо чиглэлд ийм өнцгөөр налуу байна

Зарим дискэн дээр радиаль чиглүүлэгч байг, түүн дээр бид дискний тэнхлэгт пүршээр бэхлэгдсэн бөмбөгийг байрлуулна (Зураг 2.3). Дискийг задлахад бөмбөг нь уян харимхай хүч тэнцүү болтол пүршийг сунгана
.

Цагаан будаа. 2.3

Хаана
төв рүү чиглэсэн хурдатгал;

өнцгийн хурд.

Системийн тухайд
(диск) бөмбөг амарч байна. Үүнийг албан ёсоор системд байгаатай холбон тайлбарлаж болно
хүч чадлаас бусад
бөмбөгөнд инерцийн хүчээр үйлчилдэг
, дискний эргэлтийн тэнхлэгээс радиусын дагуу чиглэсэн:

Хаана
дискний төв рүү чиглэсэн нэгж вектор.

Энэ хүчийг гэж нэрлэдэг төвөөс зугтах инерцийн хүч. -д тохиолддогБие энэ системд амарч байгаа эсэхээс үл хамааран эргэдэг (инерцийн бус) лавлагааны системүүд нь түүнтэй харьцуулахад хурдтай хөдөлдөг. .

Кориолис хүч

Густав Кориолис (1792 - 1873) - Францын механикийн эрдэмтэн.

П

Цагаан будаа. 2.4

бие хөдөлж байх үед (
) инерцийн бус эргэдэг жишиг системд төвөөс зугтах хүчнээс гадна өөр нэг инерцийн хүч үүсдэг бөгөөд үүнийг Кориолис хүч гэж нэрлэдэг..

Тогтмол өнцгийн хурдтай инерцийн жишиг хүрээтэй харьцуулахад хэвтээ байрлалтай дискийг авч үзье. (түүний тодорхойлолт 3-р лекц дээр байх болно) (Зураг 2.4). Радиустай тойрог дагуу гэж үзье Рдискний тэнхлэгт утсаар холбогдсон материаллаг цэг (бөөм) жигд хурдтайгаар хөдөлдөг дисктэй харьцангуй. Дэлхийтэй харьцуулахад түүний хурд нь модультай байдаг
.

Төв рүү чиглэсэн хурдатгал:


.

Утасны хурцадмал байдал:

Хаана
дисктэй харьцуулахад бөөмийн хурдатгал. Шилжүүлж байна
зүүн тал руу, ба баруун тийш, бид авна:

эсвэл

(Албан ёсоор энэ нь Ньютоны 2-р хууль шиг харагдаж байна).

Энд
инерцийн төвөөс зугтах хүч;

Кориолис хүчийг вектор бүтээгдэхүүнээр илэрхийлж болно.

Дэлхийн далай дахь олон урсгал, түүнчлэн худалдааны салхи нь Кориолис хүчнээс үүдэлтэй. Пуужинг хөдөлгөхдөө Кориолис хүчийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

5. Инерцийн төв. Тодорхойлолт. Инерцийн төв (массын төв)материаллаг цэгүүдийн (бөөмийн) системийг цэг гэж нэрлэдэг ХАМТ,байрлал нь радиус вектороор тодорхойлогддог , дараах байдлаар тодорхойлсон:

Хаана
жин
тоосонцор;
энэ бөөмийн байрлалыг тодорхойлох радиус вектор;
системийн масс.

Сэтгэгдэл:жигд таталцлын талбарт инерцийн төв нь хүндийн төвтэй давхцдагсистемүүд.

Инерцийн төвийн хөдөлгөөний тухай теорем (масс)

Ньютоны 2-р хуулийг бичье
масстай тоосонцор .

Хаана
үйлчилж буй дотоод хүч th бөөм (өөрөөр хэлбэл системийн бусад хэсгүүдээс үйлчилж буй хүчний үр дүн th бөөм);
хурдатгал th бөөм;
үйлчилж буй гадны хүч th бөөм.

Системийн бүх бие (бөөм)-ийн хувьд нийлбэр

, (*)

учир нь
Ньютоны 3-р хуулийн дагуу (дотоод хүч нь хос хосоороо тэнцүү хэмжээтэй, эсрэг чиглэлтэй, нэг шулуун шугамын дагуу ажилладаг).

Массын төвийн тодорхойлолтоос харахад дараах байдалтай байна.

.

Энэ илэрхийллийг хоёр удаа ялгаж үзье:

,

Хаана
массын төвийн хурдатгал.

. (**)

(*) ба (**) илэрхийллийг харьцуулж үзвэл бид олж авна
.

Гадаад хүчний нийлбэрийг үр дүнгээр сольж болно
, А
(тодорхойлолтоор) бид дараахь зүйлийг авна.

Системийн массын төв нь материаллаг цэг хэлбэрээр хөдөлдөг бөгөөд түүний масс нь бүхэл системийн нийт масстай тэнцүү бөгөөд инерцийн төвд (масс) төвлөрдөг бөгөөд ажиллах хүч нь бүх гадаад хүчний геометрийн нийлбэр юм. системд үйлчлэх хүч(цэгт хавсаргасан ХАМТ). Энэ үр дүнг теорем гэж нэрлэдэг массын төвийн хөдөлгөөний тухай (инерци).

Физик утгаЭнэ теорем нь биеийг (материалын цэгүүдийн систем) хөдөлгөх үед бид биеийн бие даасан хэсгүүдийн хөдөлгөөнийг сонирхдоггүй, харин түүний орон зай дахь хөдөлгөөнийг бүхэлд нь сонирхдогт оршино. Мөн энэ тохиолдолд биеийн цэгүүдийн нарийн төвөгтэй (ерөнхий тохиолдолд) хөдөлгөөнийг нэг цэгийн (массын төв) хөдөлгөөнөөр солих нь хүчтэй юм. даалгаврыг хялбаршуулдаг.

Өөрийгөө хянах асуултууд

    Ньютоны 1-р хуулийг томъёол. Энэ нь юу суулгах вэ?

    Ньютоны 2-р хуулийг томъёол. Энэ хуулийг хөдөлгөөний тэгшитгэл болгон ашиглах жишээг өг.

    Ньютоны 3-р хуулийг томъёол. Тэр үргэлж шударга байдаг уу?

    Инерцийн хүчийг хэзээ авч үзэх шаардлагатай болдог вэ? Эдгээр хүчнүүд жинхэнэ мөн үү?

    Төвөөс зугтах инерцийн хүч хэзээ үүсдэг вэ? Үүнийг хэрхэн тооцдог вэ?

    Кориолис хүч ямар нөхцөлд үүсдэг вэ? Энэ нь юутай тэнцүү вэ?

    Инерцийн төвийг (массын төв) тодорхойлно.

    Инерцийн төвийн (массын) хөдөлгөөний тухай теоремыг томъёолж, батал.

Эргэдэг лавлагааны системд ажиглагч түүнийг эргэлтийн тэнхлэгээс холдуулах хүчийг мэдэрдэг.

Таны жолоодож буй машин огцом эргэх үед та таагүй мэдрэмжийг мэдэрч байсан байх. Одоо чамайг хажууд нь хаячих юм шиг санагдсан. Хэрэв та Ньютоны механикийн хуулиудыг санаж байгаа бол та шууд утгаараа хаалга руу дарагдсан тул энэ нь танд ямар нэгэн хүч нөлөөлсөн гэсэн үг юм. Үүнийг ихэвчлэн "төвөөс зугтах хүч" гэж нэрлэдэг. Төвөөс зугтах хүчний улмаас огцом эргэлт дээр энэ хүч таныг машины хажуу тал руу шахах үед маш гайхалтай байдаг. (Дашрамд хэлэхэд энэ нэр томъёо нь Латин үгнээс гаралтай төв("төв") ба фугус("гүйж байгаа"), 1689 онд Исаак Ньютон шинжлэх ухааны хэрэглээнд нэвтрүүлсэн.)

Харин хөндлөнгийн ажиглагчид бүх зүйл өөрөөр харагдах болно. Машин эргэх үед ажиглагч таныг ямар ч гадны хүчний нөлөөнд автаагүй аливаа биетийн адил шулуун замаар үргэлжлүүлэн хөдөлж байна гэж бодох болно; мөн машин шулуун замаасаа хазайсан. Ийм ажиглагч танд та биш машины хаалгыг шахаж байгаа юм шиг санагдах болно, харин эсрэгээр машины хаалга таныг дарамталж эхэлж байна.

Гэсэн хэдий ч эдгээр хоёр үзэл бодлын хооронд зөрчилдөөн байхгүй. Лавлах системүүдийн аль алинд нь үйл явдлуудыг ижил аргаар дүрсэлсэн бөгөөд энэ тайлбарт ижил тэгшитгэлийг ашигладаг. Цорын ганц ялгаа нь юу болж байгааг гадны болон дотоод ажиглагчаар тайлбарлах явдал юм. Энэ утгаараа төвөөс зугтах хүч нь Кориолисийн хүчийг санагдуулдаг. см.Кориолис эффект) нь эргэлдэх лавлах хүрээнүүдэд бас ажилладаг.

Бүх ажиглагчид энэ хүчний нөлөөг олж хардаггүй тул физикчид төвөөс зугтах хүчийг ихэвчлэн нэрлэдэг зохиомол хүчэсвэл псевдо хүч. Гэсэн хэдий ч энэ тайлбар нь төөрөгдүүлсэн байж магадгүй гэж би бодож байна. Эцсийн эцэст таныг машины хаалгыг хүчтэй шахаж буй хүчийг зохиомол гэж нэрлэх аргагүй юм. Гол санаа нь инерцийн дагуу үргэлжлүүлэн хөдөлж байх үед таны бие хөдөлгөөний шулуун чиглэлийг хадгалахыг хичээдэг бол машин үүнээс зайлсхийж, үүнээс болж танд дарамт учруулдаг.

Төвөөс зугтах хүчний хоёр тодорхойлолтын тэнцүү байдлыг харуулахын тулд бага зэрэг тооцоо хийцгээе. Тойрог дотор тогтмол хурдтай хөдөлж буй бие нь чиглэлээ байнга өөрчилдөг тул хурдатгалтай хөдөлдөг. Энэ хурдатгал нь тэнцүү байна v 2 /r, Хаана v- хурд, ба r- тойргийн радиус. Үүний дагуу тойрог дотор хөдөлж буй жишиг хүрээн дотор байрлах ажиглагч нь төвөөс зугтах хүчийг мэдрэх болно mv 2 /r.

Одоо юу хэлснийг нэгтгэн дүгнэж үзье: муруй замаар хөдөлж буй аливаа бие нь машинд сууж буй зорчигч, тахир дутуу утсан дээрх бөмбөг, эсвэл дэлхийг тойрон эргэлдэж буй нарны эргэн тойронд ямар нэгэн өөрчлөлтийг мэдэрдэг. машины хаалганы даралт, олсны таталт, нарны таталцлын нөлөөгөөр үүсдэг хүч. Энэ хүчийг нэрлэе Ф. Эргэдэг лавлагааны хүрээнд байгаа хүний ​​үүднээс харахад бие нь хөдөлдөггүй. Энэ нь дотоод хүч чадал гэсэн үг юм Фгадаад төвөөс зугтах хүчээр тэнцвэржүүлсэн:

Ф = mv 2 /r

Гэсэн хэдий ч, эргэдэг жишиг хүрээний гадна байрладаг ажиглагчийн үүднээс харахад бие (та, бөмбөг, Дэлхий) гадны хүчний нөлөөн дор жигд хөдөлдөг. Ньютоны механикийн хоёр дахь хуулийн дагуу энэ тохиолдолд хүч ба хурдатгалын хоорондын хамаарал байна Ф = ма. Энэ тэгшитгэлд тойрог дотор хөдөлж буй биеийн хурдатгалын томьёог орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

Ф = ма = mv 2 /r

Гэхдээ ийм байдлаар бид эргэлдэх лавлах системд байрлах ажиглагчийн тэгшитгэлийг яг таг олж авсан. Энэ нь хоёр ажиглагч өөр өөр байрнаас эхэлж байгаа хэдий ч үйлчлэх хүчний хэмжээний талаар ижил үр дүнд хүрдэг гэсэн үг юм.

Энэ бол механик шинжлэх ухаан гэж юу болохыг харуулсан маш чухал жишээ юм. Өөр өөр лавлах системд байрладаг ажиглагчид болж буй үзэгдлийг огт өөр аргаар дүрсэлж чаддаг. Гэсэн хэдий ч тэдний ажиглаж буй үзэгдлүүдийг дүрслэх хандлагын ялгаа хэчнээн чухал байсан ч тэдгээрийг тодорхойлсон тэгшитгэлүүд ижил байх болно. Энэ бол байгалийн хуулиудын үл өөрчлөгдөх зарчмаас өөр зүйл биш бөгөөд үүний үндэс суурь болдог