Относительности. Вам, наверное, доводилось испытывать неприятные ощущения

Вам, наверное, доводилось испытывать неприятные ощущения, когда машина, в которой вы едете, входила в крутой вираж. Казалось, что сейчас вас так и выбросит на обочину. И если вспомнить законы механики ньютона, то получается, что раз вас буквально вдавливало в дверцу, значит, на вас действовала некая сила. Эту видимую силу обычно называют «центробежная сила». именно из-за центробежной силы так захватывает дух на крутых поворотах, когда эта сила прижимает вас к бортику автомобиля. (Между прочим, этот термин, происходящий от латинских слов centrum (центр) и fugus (бег), ввел в научный обиход в 1689 году Исаак Ньютон.)

Стороннему наблюдателю, однако, все будет представляться иначе. Когда машина закладывает вираж, наблюдатель сочтет, что вы просто продолжаете прямолинейное движение, как это и делал бы любой объект, на который не оказывает действия никакая внешняя сила, а автомобиль отклоняется от прямолинейной траектории. Такому наблюдателю покажется, что это не вас прижимает к дверце машины, а, наоборот, дверца машины начинает давить на вас.

Впрочем, никаких противоречий между этими двумя точками зрения нет. В обеих системах отсчета события описываются одинаково и для этого описания используются одни и те же уравнения. Единственным отличием будет интерпретация происходящего внешним и внутренним наблюдателем. В этом смысле центробежная сила напоминает силу Кориолиса (см. эффект кориолиса), которая также действует во вращающихся системах отсчета.

Поскольку не все наблюдатели видят действие этой силы, физики часто называют центробежную силу мнимой силой, или псевдосилой. Однако мне кажется, что такая интерпретация может вводить в заблуждение. В конце концов, едва ли можно назвать мнимой силу, которая ощутимо придавливает вас к дверце автомобиля. Просто все дело в том, что, продолжая двигаться по инерции, ваше тело стремится сохранить прямолинейное направление движения, в то время как автомобиль от него уклоняется и из-за этого давит на вас.

Чтобы проиллюстрировать эквивалентность двух описаний центробежной силы, давайте немного поупражняемся в математике. Тело, движущееся с постоянной скоростью по окружности, движется с ускорением, поскольку оно все время меняет направление. Это ускорение равно v2/r, где v — скорость, а r — радиус окружности. Соответственно, наблюдатель, находящийся в движущейся по окружности системе отсчета, будет испытывать центробежную силу, равную mv2/r.

Теперь обобщим сказанное: любое тело, движущееся по криволинейной траектории, будь то пассажир в машине на вираже, мяч на веревочке, который вы раскручиваете над головой, или Земля на орбите вокруг Солнца, испытывает на себе действие силы, которая обусловлена давлением дверцы автомобиля, натяжением

веревки или гравитационным притяжением солнца. Назовем эту силу Б. С точки зрения того, кто находится во вращающейся системе отсчета, тело не движется. Это означает, что внутренняя сила Б уравновешивается внешней центробежной силой:

Б = гпу2/к

однако с точки зрения наблюдателя, находящегося вне вращающейся системы отсчета, тело (вы, мяч, Земля) движется равноускоренно под воздействием внешней силы. Согласно второму закону механики Ньютона, отношение между силой и ускорением в этом случае Б = ша. Подставив в это уравнение формулу ускорения для тела, движущегося по окружности, получим:



Б = ша = шу2/к

Но тем самым мы получили в точности уравнение для наблюдателя, находящегося во вращающейся системе отсчета. Значит, оба наблюдателя приходят к идентичным результатам относительно величины действующей силы, хотя и исходят из разных предпосылок.

Это очень важная иллюстрация того, что представляет собою механика как наука. Наблюдатели, находящиеся в различных системах отсчета, могут описывать происходящие явления совершенно по-разному. однако, сколь бы принципиальными ни были различия в подходах к описанию наблюдаемых ими явлений, уравнения, их описывающие, окажутся идентичными. А это не что иное, как принцип инвариантности законов природы, лежащий в основе теории относительности.

Цикл

  • ПРИСОЕДИНЕНИЕ И ВЕДЕНИЕ. Раппорт позволяет вам построить мост к другому человеку: вы получаете некоторую точку
  • ID3 YVTCON(13)TIT2wяюListen To Your Heart (Roxette Cover) | vk.com/kidsmusichitTPE1=яюDaniel Weinrib (УаЩРЬ ХЩаиЩС)TYER яю2015WXXXvk.com/kidsmusichitAPIC+Бimage/jpg 68 страница
  • Роуз другого сорта
  • Показатели наглядности
  • Закончите предложение. По времени употребления слова бывают
  • ГАЛЬМОВЕ ОБЛАДНАННЯ ІАВТОЗЧІПНИЙ ПРИСТРІЙ
  • Что делать? "Что делать, чтобы реже связываться людьми, для которых характерны больные
  • ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ. 3 21 страница
  • Пирожное без выпечки " Вишенки "
  • An Emergency in the Sales Office
  • 1001 ДОГОВОР НА ВСЕ СЛУЧАИ БИЗНЕСА 18 страница
  • АНДРОПОЛЬ. Главы из книги. 7 страница
  • РУССКИЙ ТАЛЬОНИЗМ
  • The boy with fair hair lowered himself down the last few feet of rock and began to pick his way toward the lagoon. Though he had taken off his school sweater and trailed it now from one hand, his 13 страница
  • Декабрь 2009г.
  • Семнадцатилетняя Кэсси является естественной в чтении людей. Склеивая мельчайшие детали, она может сказать вам кто вы, и чего вы хотите. Но это не тот навык, который она когда-либо воспринимала 3 страница
  • ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ПОРОДЫ
  • Место и роль дисциплины в системе профессионального образования
  • Застенчивость против близости
  • Реабилитация в медицине