Силы инерции Основным положением механики Ньютона является утверждение о том, что действие на тело со стороны других тел вызывает их ускорение. В системах координат, движущихся с ускорением относительно выбранной нами инерциальной системы, так называемых неинерциальных системах, формально справедливо и обратное - возникают силы, связанные не с реальным действием других тел, а с наличием указанных ускорений. Такие силы называют силами инерции. Рассмотрим несколько примеров.Покажем, что в случае
движение тела происходит по эллипсу в направлении по часовой стрелке. Действительно, если
, то уравнения изменения координат тела со временем приобретают вид:
и
. (11.80)
В момент времени
координаты точки будут
и
. В следующие моменты времени координата
уменьшается, а координата
приобретает отрицательное значение, то есть подвижная точка перемещается вниз в направлении часовой стрелки. Если
, то тело движется также по эллиптической траектории, но в противоположном направлении, то есть против часовой стрелки. Если амплитуды складываемых колебаний одинаковы:
, то эллипс превращается в круг.
При сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными частотами, результирующее движение будет происходить по траекториям сложных форм, которые называют фигурами Лиссажу. Фигуры Лиссажу занимают ограниченную область пространства, которой можно поставить в соответствие некоторый прямоугольник. Отношение числа точек касания фигур Лиссажу к соответствующим сторонам прямоугольника совпадает с отношением частот складываемых колебаний. На Рис. 11.6 изображена одна из простейших фигур Лиссажу, соответствующая отношению частот 1 : 2 и разности фаз
складываемых колебаний. Физика курс лекций Тепловое излучение и его характеристики Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением
Из формулы
(11.81)
имеем, что квадрат результирующего смещения материальной точки и квадрат ее скорости в некоторый момент времени соответственно равняются:
и
. (11.82)
Поскольку складываемые колебания имеют одинаковые частоты, то коэффициент возвращающей силы имеет вид
. (11.83)
Полная энергия результирующего движения тела состоит из кинетической и потенциальной энергий:
, т.е.
(11.84)
где
и
- энергии складываемых колебаний.
Видно, что энергия результирующего колебания при сложении взаимно перпендикулярных колебаний, в отличие от энергии результирующего колебания при сложении колебаний одинаково направления, не зависит от разности фаз между ними и равна сумме энергий складываемых колебаний. Заметим, что поскольку вращательное движение равнозначно результату сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний, то этим пользуются, например, в упрощенной модели атома, в которой круговое движение электрона вокруг ядра трактуется как колебание электрона. В других случаях гармоническое колебание
можно рассматривать как результат двух вращений по кругу, соответственно, по уравнениям:
;
;
;
. (11.85)
Указанные вращения происходят во взаимно противоположных направлениях. Такое представление оказывается плодотворным, в частности, в кристаллооптике.
| Математический маятник |