8. РУХ В НЕІНЕРЦІАЛЬНИХ СИСТЕМАХ ВІДЛІКУ

1. СИЛА ІНЕРЦІЇ В НЕІНЕРЦІАЛЬНИХ СИСТЕМАХ ВІДЛІКУ, ЩО РУХАЮТЬСЯ ПРЯМОЛІНІЙНО.

Неінерціальною системою відліку (НІСВ) називають систему відліку (СВ), що рухається з прискоренням відносно інерціальної системи відліку (ІСВ).

Одержимо рівняння руху матеріальної точки відносно НІСВ. Рівняння руху – це співвідношення, якими визначаються прискорення матеріальних точок механічної системи в тій СВ, відносно якої розглядається рух.

ІСВ  будемо називати нерухомою СВ, а рух відносно неї – абсолютним. Рух відносно НІСВ  будемо називати відносним. НІСВ  рухається відносно ІСВ  з прискоренням; разом з системою  рухаються і всі тіла, що в ній знаходяться; цей рух називають переносним.

Положення м.т. М в нерухомій СВ  визначається радіусом-вектором  (початок координат СВ  – т. О); в рухомій СВ  положення т. М визначається радіусом-вектором  (початок координат СВ  – т.).  - це радіус-вектор рухомого початку  відносно нерухомого О.

Як і раніше, час і простір вважаємо абсолютними, оскільки мова іде про повільні рухи (v<<c), тобто відстані і проміжки часу інваріантні по відношенню до переходу від однієї СВ до іншої.

Вектори  в будь-який момент часу пов’язані співвідношенням:

                                            (8.1)

Диференціюємо (8.1) двічі по t:

                                              (8.2)

                                             (8.3)

Обмежимося спочатку розглядом лише поступального руху системи  . В цьому випадку  і  характеризують швидкість і прискорення не лише початку , а й будь-якої точки системи  відносно О, тобто  - це переносні швидкість і прискорення.  при поступальному русі дають відносну швидкість і відносне прискорення.  завжди дають абсолютну швидкість і абсолютне прискорення  т. М:

,                                   (8.4)

,                                    (8.5)

причому .

В ІСВ S рівнянням руху м. т. М є рівняння 2-го закону Ньютона:

                                       (8.6)

Підставимо (8.5) в (8.6):    ; перенесемо член, що містить переносне прискорення, в праву частину:

                               (8.7)

Ми одержали рівняння відносного руху м.т. М. Праву частину (8.7) можна формально вважати якоюсь „силою”, що діє на м. т. М в рухомій СВ. В цьому випадку рівняння руху м. т. в НІСВ за формою співпадає з ІІ законом Ньютона. Права частина (8.7) складається з двох складових.  є рівнодійна звичайних сил (в ньютонівському розумінні сила – це результат взаємодії тіл). Друга складова – () виникає тому, що  рухається з прискоренням . Її називають поступальною силою інерції:

                                         (8.8)

Якщо  не змінюється при переході від однієї СВ до іншої, то  не інваріантна відносно такого переходу. Крім того, сила інерції не підлягає дії закону рівності дії і протидії. Якщо на яке-небудь тіло діє сила інерції, то не існує протидіючої сили, що прикладена до другого тіла.

Сили інерції, подібно силам тяжіння, пропорційні масі тіла. Тому в однорідному полі сил інерції, як і в полі сил тяжіння, всі тіла рухаються з одним і тим же прискоренням, незалежно від їх маси. Знаходячись в кабіні космічного корабля, який рухається поступально з прискоренням , модуль якого дорівнює g, ми виявимо, що всі тіла ведуть себе так, ніби на них діє сила  . ............