11 декабря, 2017 21:49
Инерциялық санақ жұйесінде қайсыбір дененің үдеуін а деп, ал инерциялық емес жүйеде сол дене- нің үдеуін а’ деп белгілейік. Инер- циялық емес жүйенің инерциялық жүйеге салыстырмалы үдеуі а0 бол- сын. Онда
а = а’ + а0.
|
Инерциялық емес жүйедегі бақы- лаушыға қарағанда дене а’=а-а0 үдеумен қозғалады. Ньютонның екін- ші заңы бойынша а үдеуін денеге |
| басқа денелер тарапынан түсірілген қорытқы күш тудырады:
Ғ « = “• т Ал инерциялык емес жүйеде де- ненің үдеуі сэйкес , Ғ а=— а , т 0 яғни Ғ = 0 болғанның өзінде дене инерциялық емес жүйеге қарағанда оған та0 күш әсер еткендей қоз- ғалады. Бұған карағанда, дененің инер- циялық емес жүйедегі қозғалысын бейнелеу үшін белгілі түзету енгі- зілген Ньютонның екінші заңын колдануға болатыны байқалады. Ша- масы дене массасы мен инерциялық емес жүйе үдеуінің теріс таңбалы көбейтіндісіне тең: Ғ =-та.. қосымша инерция күші деп аталады. Осыған сәйкес, инерциялық емес санақ жүйесінде Ньютонның екінші заңы |
| түрінде өрнектеледі.
Біздің бұл пайымдауымызды мы- надай мысалмен түсіндіруге болады. Үстінде жіп арқылы кронштейнге бекітілген кішкентай шар бар |
| арбаның козғалысын қарастырайық . Егер арба тыныштык қалыпта болса немесе үдеусіз коз- ғалса, ауырлық күші мен жіп реак- ция күшінің теңесуі нәтижесінде жіп вертикаль күйде болады. Ал арба а үдеумен ілгерілемелі қозғалса, жіп тік бағыттан ауытқыған болар еді. Бүл кезде Ғ( ауырлық күші мен Ғр реакция күші бір-біріне бұрыш жа- сай бағытталып, бірін-бірі теңестіре алмаса да, арбадағы, яғни инерция- лық емес жүйедегі бақылаушы үшін шар қозғалмайды. Арбамен бірге қозғалған жүйедегі дененің тыныш- тық қалпын оған үшінші күштің — инерция күшінің әсерімен түсіндіру- ге болады. Сонымен, карастырылып отырған жағдайда:
Ғ +Ғ +Ғ =0. а р и х ‘ |
| Жіптің тік бағыттан ауытқу бұрышы а жэне Ғц ауырлық күшін біле отырып, анықталатын Ғц инерция күшін есептеу қиын емес.
Сонымен, инерциялық емес санақ жүйелерінде қарастыруға инерция күшін енгізе отырып, біз Ньютон |
| ның екінші заңын бұрынғыша сақтап қаламыз. Бірақ, инерция күштері бас- қа, мысалы, серпімділік, гравитация- лық немесе үйкеліс күштеріне қара- ғанда түбегейлі ерекше екенін, яғни бұл күштің қай дененің тарапынан түсіп тұрғанын анықтауға болмай- тынын естен шығармау керек. Ал мұның өзі инерцияльщ емес жүйеде Ньютонның бірінші жэне екінші заңдарының дұрыстығын немесе дұрыс еместігін дэлелдеуге мүмкіндік бермейді. Сондықтан инерция күш- терін жалған деп жиі айтады. Бірақ нақты әсері бар күштерді қалай жалған деуге болады? Көпшілікке белгілі мынадай мысал келтірейік. Вагон ішіндегі стол бетінде шар ты- ныштық қалыпта жатыр. Егер вагон Жерге қарағанда қозғала бастаса, шар оның қозғалысына қарсы бағыт- та домалайды.
Ал инерция күштерін тіпті ка- растырмауға бола ма? Негізінде болады, тек жоғарыда келтірілген мысалды Жермен байланысқан инер- циялык санақ жүйесінде талдау ке- рек . Жердегі бақылаушы үшін шарға екі күш: Ғ ауырлық күші жэне Ғ реакция күші әсер етеді, ал олардың тең әрекетті күші ап үдеу тудырады, яғни Ньютонның екінші заңы бойынша: та =Ғ + Ғ . 0 а р 4 ‘ |
| Әрине, теңдеулері бір- дей нәтижені өрнектеп тұр. Бірақ, көптеген жағдайларда дененің қоз- ғалысы инерциялық емес санак жүйелерінде, мысалы, Жер бетіне салыстырмалы карастыру қызы- ғырақ, маңыздырак болады. Шын- дығында Жер бетінде болып жатқан құбылыстарды алыста тұрып сараптағанша, қатар тұрып бақы- лаған қолайлы екені түсінікті.
Сонымен, бұған дейін байқаған- дай, инерция күштері дене массасы- на пропорционалдығымен сипатта- лады. Осыған байланысты инерция күштері тартылыс күштеріне ұқсас деуге болады. Енді біз ойша мына- дай тәжірибе жасайық. «Жоғары» деп қабылдаған бағытта барлық сыртқы денелерден аластатылған жабық камера § үдеумен қозғалсын . Онда камера ішіндегі барлық денелерге Ғц = -пщ инерция күші әсер етуге тиіс. Мысалы, дене серіппеге ілінген болса, серпімділік күші инерция күшін теңестіреді. Бірақ, дэл осындай жағдай, егер ка- мера Жер бетіне жақын қозғалмай тұрса да, байқалған болар еді. Жабық камера ішіндегі бақылаушы сыртқа |
| көз тастай алмағандықтан, іштегі ешқандай тәжірибе арқылы «ш§ күші үдемелі қозғалыс әсерінен, элде Жердің гравитациялық өріс әсерінен туды ма?» деген сұраққа жауап бере алмайды. Міне, осы ерекшелікке сүйене отырып, эдетте, инерция жэне тартылыс күштерінің өзара эквива- ленттігі туралы пікір айтылады. Ал бүл эквиваленттілік А. Эйнштейн құрған салыстырмалылықтың жалпы теориясының негізінде жатыр. |
Автор публикации
