Sinubukan ng mga sinaunang pilosopo na maunawaan ang kakanyahan ng paggalaw, upang ipakita ang impluwensya ng mga bituin at Araw sa isang tao. Bilang karagdagan, palaging sinusubukan ng mga tao na tukuyin ang mga puwersang kumikilos sa isang materyal na punto sa proseso ng paggalaw nito, gayundin sa sandaling pahinga.
Naniniwala si Aristotle na sa kawalan ng paggalaw, ang katawan ay hindi apektado ng anumang pwersa. Subukan nating alamin kung aling mga frame ng sanggunian ang tinatawag na inertial, magbibigay kami ng mga halimbawa ng mga ito.
Kalagayan ng pagpapahinga
Sa pang-araw-araw na buhay mahirap matukoy ang ganitong kondisyon. Sa halos lahat ng mga uri ng mekanikal na paggalaw, ang pagkakaroon ng mga extraneous na pwersa ay ipinapalagay. Ang dahilan ay ang puwersa ng friction, na hindi nagpapahintulot sa maraming bagay na umalis sa kanilang orihinal na posisyon, na umalis sa estado ng pahinga.
Kung isasaalang-alang ang mga halimbawa ng mga inertial reference system, tandaan namin na lahat sila ay tumutugma sa 1st law ni Newton. Pagkatapos lamang nitong matuklasan ay posible na ipaliwanag ang estado ng pahinga, upang ipahiwatig ang mga puwersang kumikilos sa estadong ito sa katawan.
Pagbuo ng unang batas ni Newton
Sa modernong interpretasyon, ipinaliwanag niya ang pagkakaroon ng mga sistema ng coordinate, kung saan maaaring isaalang-alang ng isa ang kawalan ng mga panlabas na puwersa na kumikilos sa isang materyal na punto. Mula sa pananaw ni Newton, ang mga sistema ng sanggunian ay tinatawag na inertial, na nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang pagtitipid ng bilis ng katawan sa loob ng mahabang panahon.
Mga Depinisyon
Aling mga frame ng sanggunian ang inertial? Ang mga halimbawa ng mga ito ay pinag-aralan sa kursong pisika ng paaralan. Ang mga inertial reference system ay itinuturing na mga may kinalaman sa kung saan gumagalaw ang materyal na punto sa isang pare-parehong bilis. Nilinaw ni Newton na ang anumang katawan ay maaaring nasa katulad na estado hangga't hindi na kailangang maglapat ng mga puwersa dito na maaaring magbago ng ganoong estado.
Sa katotohanan, ang batas ng inertia ay hindi natutupad sa lahat ng pagkakataon. Pagsusuri ng mga halimbawa ng inertial at non-inertial frames of reference, isaalang-alang ang isang taong nakahawak sa mga handrail sa isang gumagalaw na sasakyan. Kapag biglang nagpreno ang kotse, awtomatikong gumagalaw ang isang tao kaugnay ng sasakyan, sa kabila ng kawalan ng puwersang panlabas.
Lumalabas na hindi lahat ng mga halimbawa ng isang inertial frame of reference ay tumutugma sa pagbabalangkas ng 1 Newton's law. Upang linawin ang batas ng inertia, ipinakilala ang isang pinong kahulugan ng mga sistema ng sanggunian kung saan ito ay ganap na natutupad.
Mga uri ng reference system
Anong mga reference system ang tinatawag na inertial? Ito ay magiging malinaw sa lalong madaling panahon. "Magbigay ng mga halimbawa ng mga inertial reference system kung saan nasiyahan ang 1 Newton's law" -isang katulad na gawain ang iniaalok sa mga mag-aaral na pinili ang physics bilang pagsusulit sa ikasiyam na baitang. Upang makayanan ang gawain, kinakailangang magkaroon ng ideya tungkol sa mga inertial at non-inertial frame of reference.
Ang Inertia ay kinabibilangan ng pagpapanatili ng pahinga o pare-parehong rectilinear motion ng katawan hangga't ang katawan ay nakahiwalay. Ang mga "nakahiwalay" na katawan ay ang mga hindi konektado, hindi nakikipag-ugnayan, inalis sa isa't isa.
Isaalang-alang natin ang ilang halimbawa ng inertial frame of reference. Kung ipagpalagay na ang isang bituin sa kalawakan bilang isang frame of reference, sa halip na isang gumagalaw na bus, ang pagpapatupad ng batas ng pagkawalang-galaw para sa mga pasaherong nakahawak sa riles ay magiging walang kamali-mali.
Sa panahon ng pagpepreno, ang sasakyang ito ay patuloy na uusad nang pantay sa isang tuwid na linya hanggang sa maapektuhan ito ng ibang mga katawan.
Anong mga halimbawa ng inertial frame of reference ang maibibigay mo? Hindi dapat magkaroon ng koneksyon ang mga ito sa nasuri na katawan, makakaapekto sa pagkawalang-galaw nito.
Ito ay para sa mga ganitong sistema na natupad ang unang batas ni Newton. Sa totoong buhay, mahirap isaalang-alang ang paggalaw ng isang katawan na may kaugnayan sa inertial frames of reference. Imposibleng makarating sa isang malayong bituin upang makapagsagawa ng mga eksperimentong panlupa mula rito.
Tinatanggap ang Earth bilang conditional reference system, sa kabila ng katotohanang nauugnay ito sa mga bagay na nakalagay dito.
Posibleng kalkulahin ang acceleration sa inertial reference frame kung isasaalang-alang namin ang ibabaw ng Earth bilang reference frame. Sa pisika, walang mathematical record ng Newton's 1st law, ngunit siya ang batayan para saderivation ng maraming pisikal na kahulugan at termino.
Mga halimbawa ng inertial frame of reference
Nahihirapan minsan ang mga mag-aaral sa paaralan na maunawaan ang mga pisikal na phenomena. Ang mga nasa ikasiyam na baitang ay inaalok ang gawain ng sumusunod na nilalaman: Anong mga frame ng sanggunian ang tinatawag na inertial? Magbigay ng mga halimbawa ng mga ganitong sistema. Ipagpalagay na ang cart na may bola sa una ay gumagalaw sa isang patag na ibabaw na may pare-pareho ang bilis. Pagkatapos ay gumagalaw ito sa kahabaan ng buhangin, bilang isang resulta, ang bola ay nakatakda sa pinabilis na paggalaw, sa kabila ng katotohanang walang ibang pwersa ang kumikilos dito (ang kabuuang epekto nito ay zero).
Ang kakanyahan ng kung ano ang nangyayari ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na habang gumagalaw sa isang mabuhangin na ibabaw, ang system ay tumigil sa pagiging inertial, ito ay may patuloy na bilis. Ang mga halimbawa ng inertial at non-inertial frame of reference ay nagpapahiwatig na ang kanilang paglipat ay nangyayari sa isang tiyak na tagal ng panahon.
Kapag bumibilis ang katawan, may positibong halaga ang acceleration nito, at kapag nagpepreno, nagiging negatibo ang figure na ito.
Curvilinear movement
Na may kaugnayan sa mga bituin at Araw, ang paggalaw ng Earth ay isinasagawa sa isang curvilinear trajectory, na may hugis ng isang ellipse. Ang frame of reference na iyon, kung saan ang gitna ay nakahanay sa Araw, at ang mga axes ay nakadirekta sa ilang partikular na bituin, ay ituturing na inertial.
Tandaan na anumang frame of reference na lilipat sa isang tuwid na linya at pare-parehong nauugnay sa heliocentricang sistema ay inertial. Isinasagawa ang curvilinear na paggalaw nang may kaunting acceleration.
Dahil sa katotohanan na ang Earth ay gumagalaw sa paligid ng axis nito, ang frame of reference, na nauugnay sa ibabaw nito, na may kaugnayan sa heliocentric na paggalaw na may kaunting acceleration. Sa ganoong sitwasyon, maaari nating tapusin na ang frame of reference, na konektado sa ibabaw ng Earth, ay gumagalaw nang may acceleration na may kaugnayan sa heliocentric, kaya hindi ito maituturing na inertial. Ngunit ang halaga ng acceleration ng naturang sistema ay napakaliit na sa maraming pagkakataon ay malaki ang epekto nito sa mga detalye ng mekanikal na phenomena na itinuturing na nauugnay dito.
Upang malutas ang mga praktikal na problemang teknikal na katangian, nakaugalian na isaalang-alang bilang inertial ang frame of reference na mahigpit na konektado sa ibabaw ng Earth.
Galilean Relativity
Lahat ng inertial frame of reference ay may mahalagang katangian, na inilalarawan ng prinsipyo ng relativity. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang anumang mekanikal na kababalaghan sa ilalim ng parehong mga paunang kondisyon ay isinasagawa sa parehong paraan, anuman ang napiling frame of reference.
Ang pagkakapantay-pantay ng ISO ayon sa prinsipyo ng relativity ay ipinahayag sa mga sumusunod na probisyon:
- Sa ganitong mga sistema, ang mga batas ng mekanika ay pareho, kaya anumang equation na inilarawan nila, na ipinahayag sa mga tuntunin ng mga coordinate at oras, ay nananatiling hindi nagbabago.
- Ang mga resulta ng patuloy na mga mekanikal na eksperimento ay ginagawang posible upang matukoy kung ang frame of reference ay magiging tahimik, o kung ito ay gumagawapare-parehong paggalaw ng rectilinear. Anumang sistema ay maaaring may kondisyong makikilala bilang nakatigil kung ang isa ay kasabay na gumagalaw dito sa isang tiyak na bilis.
- Ang mga equation ng mechanics ay nananatiling hindi nagbabago kaugnay ng mga coordinate na pagbabago sa kaso ng paglipat mula sa isang sistema patungo sa isa pa. Maaari mong ilarawan ang parehong kababalaghan sa iba't ibang mga sistema, ngunit ang kanilang pisikal na katangian ay hindi magbabago.
Paglutas ng problema
Unang halimbawa.
Tukuyin kung ang inertial frame of reference ay: a) isang artipisyal na satellite ng Earth; b) pang-akit ng mga bata.
Sagot. Sa unang kaso, walang tanong tungkol sa isang inertial reference system, dahil ang satellite ay gumagalaw sa orbit sa ilalim ng impluwensya ng puwersa ng grabidad, samakatuwid, ang paggalaw ay nangyayari nang may kaunting acceleration.
Hindi rin maituturing na inertial system ang atraksyon, dahil ang paikot-ikot na paggalaw nito ay nangyayari nang may kaunting acceleration.
Ikalawang halimbawa.
Ang sistema ng pag-uulat ay mahigpit na konektado sa elevator. Sa anong mga sitwasyon ito matatawag na inertial? Kung ang elevator ay: a) bumagsak; b) gumagalaw nang pantay-pantay; c) mabilis na tumataas d) pantay na nakadirekta pababa.
Sagot. a) Sa free fall, lalabas ang acceleration, kaya hindi magiging inertial ang frame of reference na nauugnay sa elevator.
b) Sa pare-parehong paggalaw ng elevator, inertial ang system.
c) Kapag gumagalaw nang may kaunting acceleration, ang frame of reference ay itinuturing na inertial.
d) Mabagal ang paggalaw ng elevator, may negatibong acceleration, kaya hindi mo magawatawagan ang frame of reference na inertial.
Konklusyon
Sa buong panahon ng pag-iral nito, sinisikap ng sangkatauhan na maunawaan ang mga phenomena na nagaganap sa kalikasan. Ang mga pagtatangkang ipaliwanag ang relativity ng paggalaw ay ginawa ni Galileo Galilei. Nagtagumpay si Isaac Newton na makuha ang batas ng inertia, na nagsimulang gamitin bilang pangunahing postulate sa mga kalkulasyon sa mekanika.
Sa kasalukuyan, kasama sa body position detection system ang katawan, ang device para sa pagtukoy ng oras, pati na rin ang coordinate system. Depende sa kung ang katawan ay gumagalaw o nakatigil, posibleng tukuyin ang posisyon ng isang partikular na bagay sa nais na yugto ng panahon.
