07.09.2007, 22:01
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Сила инерции — фиктивная сила, которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так, чтобы законы механики в ней совпадали с законами инерциальных систем.
В качестве примера можно рассмотреть простую силу инерции, которую можно ввести в равноускоренной системе отсчёта. Пусть у нас есть ускоряющийся автомобиль. Все тела в нём будут нарушать закон инерции — они будут иметь тенденцию сдвигаться к задней стенке. Но если предположить, что просто-напросто на все тела действует некая сила, то можно будет объяснить эту тенденцию её действием. Тогда закон инерции восстановится — тела окажутся под действием этой силы и будут вести себя в полном соответствии со вторым законом Ньютона.
Среди сил инерции выделяют следующие:
-простую силу инерции, которую мы только что рассмотрели;
-центробежную силу, объясняющую стремление тел улететь от центра во вращающихся системах отсчёта;
-силу Кориолиса, объясняющую стремление тел сойти с радиуса при радиальном движении во вращающихся системах отсчёта;
С точки зрения общей теории относительности, гравитационные силы это силы инерции в искривлённом пространстве Эйнштейна.
Центробе́жная си́ла — сила инерции, возникающая при вращении тела и направленная от центра оси вращения.
Рассмотрим диск, вращающийся вокруг перпендикулярной к нему вертикальной оси z’ с угловой скоростью ω. Вместе с диском вращается надетый на спицу шарик, соединенный с центром диска пружиной. Шарик уравновешивается на таком расстоянии R от центра диска, на котором сила натяжения пружины Fpr оказывается равной произведению массы шарика m на его ускорение Wn = − ω2R:
Fpr = − mω2R.
Система отсчёта, связанная с диском, вращается по отношению к инерциальной системе. Относительно системы отсчета, связанной с диском, шарик покоится. Это можно формально объяснить тем, что, кроме силы Fpr, на шарик действует сила инерции Fcf = − Fpr = mω2R, направленная вдоль радиуса от центра диска.
Силу инерции Fcf, возникающую во вращающейся системе отсчёта, называют центробежной силой. Эта сила действует на тело во вращающейся системе отсчёта, независимо от того, покоится тело в этой системе или движется относительно нее со скоростью v’.
Сила Кориолиса (по имени французского учёного Г. Кориолиса) — одна из сил инерции, существующая во вращающейся системе отсчёта и проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения.
Причина появления силы Кориолиса — в кориолисовом ускорении (ускорение тела, возникающее в неинерциальной системе отсчёта вследствие вращения и законов инерции). Для того, чтобы тело двигалось с кориолисовым ускорением, необходимо приложение силы к телу, равной F = ma, где a — кориолисово ускорение. Соответственно, тело действует по третьему закону Ньютона с силой противоположной направленности. FK = − ma. Сила, которая действует со стороны тела, и будет называться силой Кориолиса.
В инерциальных системах отсчёта действует закон инерции, то есть, каждое тело стремится двигаться по прямой и с постоянной скоростью. Если рассмотреть движение тела, равномерное вдоль некоторого вращающегося радиуса и направленное от центра, то станет ясно, что чтобы оно осуществилось, требуется придавать телу ускорение, так как чем дальше от центра, тем должна быть больше касательная скорость вращения. Это значит, что с точки зрения вращающейся системы отсчёта, некая сила будет пытаться сместить тело с радиуса.
Если вращение происходит по часовой стрелке, то двигающееся от центра вращения тело будет стремиться сойти с радиуса влево. Если вращение происходит против часовой стрелки — то вправо.
Сила Кориолиса проявляется, например, в работе маятника Фуко. Кроме того, поскольку Земля вращается, то сила Кориолиса проявляется и в глобальных масштабах. В северном полушарии сила Кориолиса направлена вправо от движения, поэтому правые берега рек в северном полушарии более крутые — их подмывает вода под действием этой силы (Закон Бэра). В южном полушарии всё происходит наоборот. Сила Кориолиса ответственна также и за возникновение циклонов и антициклонов.
Вопреки расхожему мнению, маловероятно, что сила Кориолиса влияет на направление закручивания воды в водопроводе, так как Земля вращается очень медленно (один оборот в сутки) и эта сила очень мала.