Para filsuf kuno mencoba memahami esensi gerakan, untuk mengidentifikasi pengaruh bintang dan Matahari pada seseorang. Selain itu, orang selalu berusaha mengidentifikasi kekuatan yang bekerja pada titik material dalam proses pergerakannya, serta pada saat istirahat.

Aristoteles percaya bahwa tanpa adanya gerakan, tidak ada gaya yang bekerja pada tubuh. Mari kita coba mencari tahu sistem referensi mana yang disebut inersia, kami akan memberikan contohnya.

Keadaan istirahat

Dalam kehidupan sehari-hari, sulit untuk mengidentifikasi kondisi seperti itu. Di hampir semua jenis gerakan mekanis, kehadiran gaya asing diasumsikan. Alasannya adalah gaya gesekan, yang tidak memungkinkan banyak benda meninggalkan posisi semula, meninggalkan keadaan diam.

Mempertimbangkan contoh sistem referensi inersia, kami mencatat bahwa semuanya sesuai dengan hukum 1 Newton. Hanya setelah penemuannya, dimungkinkan untuk menjelaskan keadaan istirahat, untuk menunjukkan gaya yang bekerja dalam keadaan ini pada tubuh.

Pernyataan Hukum 1 Newton

Dalam interpretasi modern, ia menjelaskan keberadaan sistem koordinat, relatif terhadap mana seseorang dapat mempertimbangkan tidak adanya gaya eksternal yang bekerja pada titik material. Dari sudut pandang Newton, sistem referensi disebut inersia, yang memungkinkan kita untuk mempertimbangkan kekekalan kecepatan benda dalam waktu yang lama.

definisi

Kerangka acuan apa yang inersia? Contohnya dipelajari di mata kuliah fisika sekolah. Sistem referensi inersia dianggap sebagai sistem dimana titik material bergerak dengan kecepatan konstan. Newton mengklarifikasi bahwa setiap benda dapat berada dalam keadaan yang sama selama tidak ada kebutuhan untuk menerapkan gaya yang dapat mengubah keadaan tersebut.

Pada kenyataannya, hukum inersia tidak terpenuhi dalam semua kasus. Menganalisis contoh kerangka acuan inersia dan non-inersia, pertimbangkan seseorang yang memegang pegangan tangan di kendaraan yang bergerak. Dengan pengereman mobil yang tajam, seseorang secara otomatis bergerak relatif terhadap kendaraan, meskipun tidak ada kekuatan eksternal.

Ternyata tidak semua contoh kerangka acuan inersia sesuai dengan rumusan hukum 1 Newton. Untuk memperjelas hukum inersia, referensi yang direvisi diperkenalkan, di mana itu dipenuhi tanpa cela.

Jenis sistem referensi

Sistem referensi apa yang disebut inersia? Ini akan segera menjadi jelas. "Berikan contoh sistem referensi inersia di mana hukum 1 Newton terpenuhi" - tugas serupa ditawarkan kepada anak-anak sekolah yang telah memilih fisika sebagai ujian di kelas sembilan. Untuk mengatasi tugas tersebut, perlu memiliki gagasan tentang kerangka acuan inersia dan non-inersia.

Inersia melibatkan pelestarian istirahat atau gerak lurus seragam tubuh selama tubuh dalam isolasi. "Terisolasi" menganggap tubuh yang tidak terhubung, tidak berinteraksi, saling menjauh.

Pertimbangkan beberapa contoh kerangka acuan inersia. Dengan asumsi bintang di galaksi sebagai kerangka acuan, bukan bus yang bergerak, penerapan hukum inersia untuk penumpang yang berpegangan pada rel akan sempurna.

Selama pengereman, kendaraan ini akan terus bergerak secara seragam dalam garis lurus sampai benda lain bertindak di atasnya.

Apa saja contoh kerangka acuan inersia? Mereka seharusnya tidak memiliki hubungan dengan tubuh yang dianalisis, mempengaruhi kelembamannya.

Untuk sistem seperti itulah hukum 1 Newton terpenuhi. Dalam kehidupan nyata, sulit untuk mempertimbangkan pergerakan tubuh relatif terhadap kerangka acuan inersia. Mustahil untuk mencapai bintang yang jauh untuk melakukan eksperimen terestrial darinya.

Bumi diambil sebagai sistem referensi bersyarat, terlepas dari kenyataan bahwa itu terkait dengan benda-benda yang ditempatkan di atasnya.

Percepatan dapat dihitung dalam kerangka acuan inersia jika kita mempertimbangkan permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Dalam fisika, tidak ada catatan matematis dari hukum 1 Newton, tetapi dialah yang menjadi dasar untuk derivasi banyak definisi dan istilah fisika.

Contoh kerangka acuan inersia

Anak sekolah terkadang sulit memahami fenomena fisik. Siswa kelas sembilan ditawari tugas dengan konten berikut: “Kerangka referensi apa yang disebut inersia? Berikan contoh sistem seperti itu. Asumsikan kereta yang membawa bola mula-mula bergerak pada permukaan datar dengan kecepatan konstan. Kemudian ia bergerak di sepanjang pasir, sebagai hasilnya, bola diatur ke dalam gerakan yang dipercepat, terlepas dari kenyataan bahwa tidak ada gaya lain yang bekerja padanya (efek totalnya nol).

Inti dari apa yang terjadi dapat dijelaskan oleh fakta bahwa ketika bergerak di sepanjang permukaan berpasir, sistem berhenti menjadi inersia, ia memiliki kecepatan konstan. Contoh kerangka acuan inersia dan non-inersia menunjukkan bahwa transisinya terjadi dalam periode waktu tertentu.

Ketika tubuh berakselerasi, akselerasinya memiliki nilai positif, dan saat pengereman, angka ini menjadi negatif.

Gerak lengkung

Dibandingkan dengan bintang dan Matahari, pergerakan Bumi dilakukan di sepanjang lintasan lengkung, yang berbentuk elips. Kerangka acuan itu, di mana pusatnya sejajar dengan Matahari, dan sumbunya diarahkan ke bintang-bintang tertentu, akan dianggap inersia.

Perhatikan bahwa setiap kerangka acuan yang akan bergerak dalam garis lurus dan relatif seragam terhadap kerangka heliosentris adalah inersia. Gerakan lengkung dilakukan dengan beberapa percepatan.

Mengingat fakta bahwa Bumi bergerak di sekitar porosnya, kerangka acuan, yang terkait dengan permukaannya, relatif terhadap heliosentris bergerak dengan beberapa percepatan. Dalam situasi seperti itu, kita dapat menyimpulkan bahwa kerangka acuan, yang terkait dengan permukaan bumi, bergerak dengan percepatan relatif terhadap heliosentris, sehingga tidak dapat dianggap inersia. Tetapi nilai percepatan sistem semacam itu sangat kecil sehingga dalam banyak kasus ini secara signifikan mempengaruhi spesifikasi fenomena mekanis yang dianggap relatif terhadapnya.

Untuk memecahkan masalah praktis yang bersifat teknis, biasanya dianggap sebagai kerangka acuan inersia yang secara kaku terhubung dengan permukaan bumi.

Relativitas Galileo

Semua kerangka acuan inersia memiliki sifat penting, yang dijelaskan oleh prinsip relativitas. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa setiap fenomena mekanis di bawah kondisi awal yang sama dilakukan dengan cara yang sama, terlepas dari kerangka acuan yang dipilih.

Kesetaraan ISO menurut prinsip relativitas dinyatakan dalam ketentuan sebagai berikut:

• Dalam sistem seperti itu, mereka sama, sehingga persamaan apa pun yang dijelaskan oleh mereka, dinyatakan dalam koordinat dan waktu, tetap tidak berubah.
• Hasil eksperimen mekanik yang sedang berlangsung memungkinkan untuk menentukan apakah kerangka acuan akan diam, atau apakah akan melakukan gerak lurus beraturan. Sistem apa pun secara kondisional dapat dikenali sebagai tidak bergerak jika yang lain, pada saat yang sama, bergerak relatif terhadapnya dengan kecepatan tertentu.
• Persamaan mekanika tetap tidak berubah sehubungan dengan transformasi koordinat dalam kasus transisi dari satu sistem ke sistem lainnya. Dimungkinkan untuk menggambarkan fenomena yang sama dalam sistem yang berbeda, tetapi sifat fisiknya tidak akan berubah.

Penyelesaian masalah

Contoh pertama.

Tentukan apakah sistem referensi inersia adalah: a) satelit buatan Bumi; b) daya tarik anak-anak.

Menjawab. Dalam kasus pertama, tidak ada pertanyaan tentang sistem referensi inersia, karena satelit bergerak di orbit di bawah pengaruh gaya gravitasi, oleh karena itu, gerakan terjadi dengan beberapa percepatan.

Contoh kedua.

Sistem pelaporan terhubung erat dengan lift. Dalam situasi apa itu bisa disebut inersia? Jika lift: a) jatuh; b) bergerak secara merata ke atas; c) naik dengan cepat d) mengarah ke bawah secara merata.

Menjawab. a) Pada jatuh bebas, percepatan muncul, sehingga kerangka acuan yang terkait dengan lift tidak akan inersia.

b) Dengan gerakan lift yang seragam, sistemnya inersia.

c) Ketika bergerak dengan beberapa percepatan, kerangka acuan dianggap inersia.

d) Lift bergerak lambat, memiliki percepatan negatif, sehingga kerangka acuan tidak dapat disebut inersia.

Kesimpulan

Sepanjang keberadaannya, manusia telah berusaha memahami fenomena yang terjadi di alam. Upaya untuk menjelaskan relativitas gerak dilakukan oleh Galileo Galilei. Isaac Newton berhasil menurunkan hukum inersia, yang mulai digunakan sebagai postulat utama dalam perhitungan dalam mekanika.

Saat ini sistem penentuan posisi benda meliputi benda, alat penentuan waktu, serta sistem koordinat. Tergantung pada apakah tubuh itu bergerak atau diam, adalah mungkin untuk mengkarakterisasi posisi objek tertentu dalam periode waktu yang diinginkan.

Setara adalah formulasi berikut, nyaman untuk digunakan dalam mekanika teoretis: " Sebuah kerangka acuan inersia disebut, dalam kaitannya dengan ruang yang homogen dan isotropik, dan waktu adalah homogen". Hukum Newton, serta semua aksioma dinamika lainnya dalam mekanika klasik dirumuskan dalam kaitannya dengan sistem referensi inersia.

Istilah "sistem inersia" (sistem inersia Jerman) diusulkan pada tahun 1885 Ludwig Lange?! dan berarti sistem koordinat di mana hukum Newton berlaku. Seperti yang dikandung oleh Lange, istilah ini menggantikan konsep ruang absolut, yang dikritik habis-habisan selama periode ini. Dengan munculnya teori relativitas, konsep tersebut digeneralisasikan menjadi "kerangka acuan inersia".

YouTube ensiklopedis

1 / 3

Sistem referensi inersia. hukum pertama Newton | Fisika Kelas 9 #10 | pelajaran info

Apa kerangka acuan inersia hukum pertama Newton

Kerangka acuan inersia dan non-inersia (1)

Subtitle

Sifat kerangka acuan inersia

Setiap kerangka acuan yang bergerak secara seragam, lurus dan tanpa rotasi relatif terhadap IFR juga merupakan IFR. Menurut prinsip relativitas, semua IFR adalah sama, dan semua hukum fisika adalah invarian terhadap transisi dari satu IFR ke IFR lainnya. Ini berarti bahwa manifestasi hukum fisika di dalamnya terlihat sama, dan catatan hukum ini memiliki bentuk yang sama dalam ISO yang berbeda.

Asumsi keberadaan setidaknya satu IFR dalam ruang isotropik mengarah pada kesimpulan bahwa ada himpunan tak terbatas dari sistem semacam itu yang bergerak relatif satu sama lain secara seragam, lurus, dan translasi dengan semua kemungkinan kecepatan. Jika IFR ada, maka ruang akan homogen dan isotropik, dan waktu akan homogen; menurut teorema Noether, homogenitas ruang terhadap pergeseran akan memberikan hukum kekekalan momentum, isotropi akan menyebabkan kekekalan momentum, dan homogenitas waktu akan menghemat energi benda yang bergerak.

Jika kecepatan gerakan relatif IFR yang diwujudkan oleh benda nyata dapat mengambil nilai apa pun, hubungan antara koordinat dan momen waktu dari "peristiwa" apa pun dalam IFR yang berbeda dilakukan oleh transformasi Galilea.

Koneksi dengan sistem referensi nyata

Sistem inersia mutlak adalah abstraksi matematis dan tidak ada di alam. Namun, ada kerangka acuan di mana percepatan relatif benda yang cukup jauh satu sama lain (diukur dengan efek Doppler) tidak melebihi 10 10 m/s², misalnya,

Sistem Referensi Inersia (ISO)- kerangka acuan di mana hukum kelembaman berlaku: semua benda bebas (yaitu, benda-benda di mana gaya eksternal tidak bekerja atau aksi gaya-gaya ini dikompensasi) bergerak di dalamnya secara lurus dan seragam atau beristirahat di dalamnya.

Kerangka acuan non-inersia- kerangka acuan sewenang-wenang, yang tidak inersia. Setiap kerangka acuan yang bergerak dengan percepatan relatif terhadap inersia adalah non-inersia.

hukum pertama Newton- ada kerangka acuan inersia, yaitu kerangka acuan di mana benda bergerak secara seragam dan lurus, jika benda lain tidak bekerja padanya. Peran utama hukum ini adalah untuk menekankan bahwa dalam kerangka acuan ini semua percepatan yang diperoleh benda adalah konsekuensi dari interaksi benda. Penjelasan lebih lanjut tentang gerak harus dilakukan hanya dalam kerangka acuan inersia.

 hukum kedua Newton menyatakan bahwa penyebab percepatan tubuh adalah interaksi tubuh, yang karakteristiknya adalah gaya. Hukum ini memberikan persamaan dasar dinamika, yang pada prinsipnya memungkinkan untuk menemukan hukum gerak suatu benda jika gaya yang bekerja padanya diketahui. Hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut (Gbr. 100):

percepatan benda titik (titik material) berbanding lurus dengan jumlah gaya yang bekerja pada benda, dan berbanding terbalik dengan massa benda:

di sini F gaya yang dihasilkan, yaitu jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda. Sepintas, persamaan (1) adalah bentuk lain dari penulisan definisi gaya yang diberikan pada bagian sebelumnya. Namun, ini tidak sepenuhnya benar. Pertama, hukum Newton menyatakan bahwa persamaan (1) mencakup jumlah semua gaya yang bekerja pada benda, yang tidak termasuk dalam definisi gaya. Kedua, hukum kedua Newton dengan jelas menekankan bahwa gaya adalah penyebab percepatan tubuh, dan bukan sebaliknya.

 hukum ketiga Newton menekankan bahwa penyebab percepatan adalah aksi timbal balik tubuh satu sama lain. Oleh karena itu, gaya yang bekerja pada benda yang berinteraksi adalah karakteristik dari interaksi yang sama. Dari sudut pandang ini, tidak ada yang mengejutkan dalam hukum ketiga Newton (Gbr. 101):

benda titik (titik material) berinteraksi dengan gaya yang sama besarnya dan berlawanan arah dan diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan benda-benda ini:

di mana F 12 gaya yang bekerja pada benda pertama dari benda kedua, a F 21 adalah gaya yang bekerja pada benda kedua dari benda pertama. Jelas, kekuatan ini memiliki sifat yang sama. Hukum ini juga merupakan generalisasi dari banyak fakta eksperimental. Mari kita perhatikan bahwa sebenarnya hukum inilah yang menjadi dasar untuk menentukan massa benda yang diberikan pada bagian sebelumnya.

Persamaan gerak titik material dalam kerangka acuan non-inersia dapat direpresentasikan sebagai: :

di mana - bobot benda, - percepatan dan kecepatan benda relatif terhadap kerangka acuan non-inersia, - jumlah semua gaya luar yang bekerja pada benda, - akselerasi portabel tubuh - Percepatan Coriolis benda, - kecepatan sudut gerak rotasi dari kerangka acuan non-inersia di sekitar sumbu sesaat yang melewati titik asal, - kecepatan gerakan asal dari kerangka acuan non-inersia relatif terhadap kerangka acuan inersia mana pun .

Persamaan ini dapat ditulis dalam bentuk biasa hukum kedua Newton, jika Anda masuk gaya inersia:

Dalam kerangka acuan non-inersia, gaya inersia muncul. Munculnya gaya-gaya ini merupakan tanda sistem referensi non-inersia.

Sebuah kerangka acuan yang bergerak (relatif terhadap bintang-bintang) secara seragam dan lurus (yaitu, dengan inersia) disebut inersia. Jelas, ada banyak sekali kerangka acuan seperti itu, karena setiap kerangka yang bergerak secara seragam dan lurus relatif terhadap beberapa kerangka acuan inersia juga inersia.Rangka acuan yang bergerak (berkenaan dengan kerangka inersia) dengan percepatan disebut non-inersia.

Pengalaman menunjukkan bahwa

dalam semua kerangka acuan inersia, semua proses mekanis berlangsung dengan cara yang persis sama (dalam kondisi yang sama).

Posisi ini, yang disebut prinsip relativitas mekanik (atau prinsip relativitas Galileo), dirumuskan pada tahun 1636 oleh Galileo. Galileo menjelaskannya dengan contoh proses mekanis yang terjadi di kabin kapal yang berlayar secara merata dan lurus di laut yang tenang. Bagi pengamat di kabin, osilasi pendulum, jatuhnya benda dan proses mekanis lainnya berlangsung dengan cara yang persis sama seperti pada kapal yang diam. Oleh karena itu, mengamati proses-proses ini, tidak mungkin untuk menentukan besaran kecepatan, atau bahkan fakta pergerakan kapal. Untuk menilai gerakan kapal sehubungan dengan sistem referensi apa pun (misalnya, permukaan laut), perlu untuk mengamati sistem ini juga (untuk melihat bagaimana benda-benda yang tergeletak di atas air bergerak menjauh, dll.).

Pada awal abad XX. ternyata tidak hanya mekanis, tetapi juga termal, listrik, optik dan semua proses dan fenomena alam lainnya berlangsung dengan cara yang persis sama di semua kerangka acuan inersia. Atas dasar ini, Einstein pada tahun 1905 merumuskan prinsip relativitas umum, yang kemudian disebut prinsip relativitas Einstein:

dalam semua kerangka acuan inersia, semua proses fisik berjalan dengan cara yang persis sama (dalam kondisi yang sama).

Prinsip ini, bersama dengan proposisi bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa tidak bergantung pada gerakan sumber cahaya (lihat 20), membentuk dasar dari teori relativitas khusus yang dikembangkan oleh Einstein.

Hukum Newton dan hukum dinamika lainnya yang kita bahas hanya terpenuhi dalam kerangka acuan inersia. Dalam kerangka acuan non-inersia, hukum-hukum ini, secara umum, tidak lagi berlaku. Pertimbangkan contoh sederhana untuk memperjelas pernyataan terakhir.

Pada platform yang sangat halus, bergerak seragam dan lurus, terletak sebuah bola massa pada platform yang sama adalah seorang pengamat. Pengamat lain berdiri di Bumi tidak jauh dari tempat peron akan lewat. Jelas bahwa kedua pengamat terhubung dengan kerangka acuan inersia.

Biarkan sekarang, pada saat melewati pengamat yang terhubung dengan Bumi, platform mulai bergerak dengan percepatan a, yaitu, menjadi kerangka acuan non-inersia. Dalam hal ini, bola, yang sebelumnya diam relatif terhadap platform, akan mulai (relatif terhadapnya) bergerak dengan percepatan a, berlawanan arah dan sama besarnya dengan percepatan yang diperoleh platform. Mari kita cari tahu seperti apa perilaku bola dari sudut pandang masing-masing pengamat.

Untuk pengamat yang terkait dengan sistem referensi inersia - Bumi, bola terus bergerak secara seragam dan lurus sepenuhnya sesuai dengan hukum inersia (karena tidak ada gaya yang bekerja padanya, kecuali gravitasi, diimbangi oleh reaksi penyangga).

Pengamat yang terkait dengan sistem referensi non-inersia - platform, memiliki gambaran yang berbeda: bola mulai bergerak dan memperoleh percepatan - tetapi tanpa pengaruh gaya (karena pengamat tidak mendeteksi dampak pada bola benda lain yang memberikan percepatan pada bola). Ini jelas bertentangan dengan hukum inersia. Hukum kedua Newton juga tidak terpenuhi: dengan menerapkannya, pengamat akan mendapatkan bahwa (gaya) a ini tidak mungkin, karena baik maupun a tidak sama dengan nol.

Akan tetapi, dimungkinkan untuk membuat hukum dinamika dapat diterapkan pada deskripsi gerakan dalam kerangka acuan non-inersia, jika kita memasukkan gaya-gaya pertimbangan dari jenis khusus - gaya-gaya inersia. Kemudian, dalam contoh kita, pengamat yang terhubung ke platform dapat mengasumsikan bahwa bola bergerak di bawah aksi gaya inersia

Pengenalan gaya inersia memungkinkan untuk menuliskan hukum kedua Newton (dan konsekuensinya) dalam bentuk biasa (lihat 7); hanya di bawah gaya yang bekerja sekarang perlu untuk memahami resultan dari gaya "biasa" dan gaya inersia

di mana adalah massa tubuh dan percepatannya.

Kami menyebut gaya gaya inersia dari "jenis khusus", pertama, karena mereka hanya bertindak dalam kerangka acuan non-inersia, dan, kedua, karena bagi mereka, tidak seperti gaya "biasa", tidak mungkin untuk menunjukkan benda lain mana yang (pada tubuh yang bersangkutan), mereka dikondisikan. Jelas, untuk alasan ini, tidak mungkin untuk menerapkan hukum ketiga Newton (dan konsekuensinya) pada gaya inersia; ini adalah fitur ketiga dari gaya inersia.

Ketidakmungkinan untuk menentukan tubuh individu, yang tindakannya (pada tubuh yang dipertimbangkan) disebabkan oleh gaya kelembaman, tidak berarti, tentu saja, bahwa munculnya gaya-gaya ini sama sekali tidak terkait dengan tindakan bahan apa pun. tubuh. Ada alasan serius untuk berasumsi bahwa gaya inersia disebabkan oleh aksi seluruh rangkaian benda Semesta (massa Alam Semesta secara keseluruhan).

Faktanya adalah bahwa ada kesamaan besar antara gaya inersia dan gaya gravitasi: keduanya sebanding dengan massa tubuh tempat mereka bekerja, dan oleh karena itu percepatan yang diberikan ke tubuh oleh masing-masing gaya ini tidak bergantung pada massa tubuh. Dalam kondisi tertentu, kekuatan-kekuatan ini tidak dapat dibedakan sama sekali. Misalnya, sebuah pesawat ruang angkasa bergerak dengan percepatan (karena pengoperasian mesin) di suatu tempat di luar angkasa. Kosmonot di dalamnya akan mengalami gaya yang menekannya ke "lantai" (dinding belakang dalam kaitannya dengan arah gerakan) pesawat ruang angkasa. Gaya ini akan menciptakan efek yang persis sama dan akan menyebabkan sensasi yang sama pada astronot seperti yang akan ditimbulkan oleh gaya gravitasi yang sesuai.

Jika seorang astronot percaya bahwa kapalnya bergerak dengan percepatan relatif terhadap alam semesta, maka ia akan menyebut gaya yang bekerja padanya sebagai gaya inersia. Namun, jika kosmonot menganggap kapalnya tidak bergerak, dan Semesta bergegas melewati kapal dengan percepatan yang sama a, maka ia akan menyebut gaya ini sebagai gaya gravitasi. Dan kedua sudut pandang akan benar-benar sama. Tidak ada eksperimen yang dilakukan di dalam kapal yang dapat membuktikan kebenaran salah satu dan kekeliruan dari sudut pandang yang lain.

Dari contoh-contoh yang dipertimbangkan dan contoh serupa lainnya, gerakan dipercepat kerangka acuan setara (berdasarkan efeknya pada benda) dengan munculnya gaya gravitasi yang sesuai. Posisi ini disebut prinsip kesetaraan gaya gravitasi dan inersia (prinsip kesetaraan Einstein); prinsip ini adalah dasar dari teori relativitas umum.

Gaya-gaya inersia timbul tidak hanya pada gerak lurus, tetapi juga pada kerangka acuan non-inersia yang berotasi. Misalnya, pada platform horizontal yang dapat berputar di sekitar sumbu vertikal, ada benda bermassa yang dihubungkan dengan pusat rotasi O dengan tali karet (Gbr. 18). Jika platform mulai berputar dengan kecepatan sudut (dan, akibatnya, berubah menjadi sistem non-inersia), maka karena gesekan, benda juga akan terlibat dalam rotasi. Namun, ia akan bergerak dalam arah radial dari pusat platform sampai gaya elastis yang meningkat dari tali peregangan menghentikan gerakan ini. Kemudian tubuh akan mulai berputar pada jarak dari pusat O.

Dari sudut pandang seorang pengamat yang terhubung dengan platform, pergerakan bola relatif terhadapnya disebabkan oleh suatu gaya, ini adalah gaya inersia, karena tidak disebabkan oleh aksi benda tertentu lainnya pada bola; itu disebut gaya sentrifugal inersia. Jelas, gaya sentrifugal inersia sama besarnya dan berlawanan arah dengan gaya elastis tali yang diregangkan, yang memainkan peran gaya sentripetal yang bekerja pada benda yang berputar terhadap kerangka inersia (lihat 13) Oleh karena itu

oleh karena itu, gaya sentrifugal inersia sebanding dengan jarak benda dari sumbu rotasi.

Kami menekankan bahwa gaya sentrifugal inersia tidak boleh disamakan dengan gaya sentrifugal "biasa" yang disebutkan pada akhir 13. Ini adalah gaya yang berbeda sifat yang diterapkan pada objek yang berbeda: gaya sentrifugal inersia diterapkan pada benda, dan gaya sentrifugal diterapkan pada sambungan.

Sebagai kesimpulan, kami mencatat bahwa dari sudut pandang prinsip kesetaraan gaya gravitasi dan inersia, penjelasan sederhana diberikan untuk pengoperasian semua mekanisme sentrifugal: pompa, pemisah, dll. (lihat 13).

Mekanisme sentrifugal apa pun dapat dianggap sebagai sistem non-inersia yang berputar, yang menyebabkan munculnya medan gravitasi dengan konfigurasi radial, yang dalam area terbatas secara signifikan melebihi medan gravitasi terestrial. Di bidang ini, partikel yang lebih padat dari media berputar atau partikel yang terikat lemah padanya bergerak menuju pinggirannya (seolah-olah mereka pergi "ke bawah").

Setiap kerangka acuan yang bergerak secara progresif, seragam dan lurus terhadap kerangka acuan inersia juga merupakan kerangka acuan inersia. Oleh karena itu, secara teoritis, sejumlah kerangka acuan inersia dapat eksis.

Pada kenyataannya, sistem referensi selalu dikaitkan dengan beberapa benda tertentu, yang dengannya gerakan berbagai objek dipelajari. Karena semua benda nyata bergerak dengan satu atau lain percepatan, setiap kerangka acuan nyata dapat dianggap sebagai kerangka acuan inersia hanya dengan tingkat pendekatan tertentu. Dengan tingkat akurasi yang tinggi, sistem heliosentris dapat dianggap inersia, terkait dengan pusat massa tata surya dan dengan sumbu yang diarahkan ke tiga bintang yang jauh. Kerangka acuan inersia seperti itu terutama digunakan dalam masalah mekanika langit dan astronotika. Untuk memecahkan sebagian besar masalah teknis, kerangka acuan inersia, yang secara kaku terhubung dengan Bumi, dapat dipertimbangkan.

prinsip relativitas Galileo

Kerangka acuan inersia memiliki sifat penting yang menjelaskan prinsip relativitas Galileo:

• setiap fenomena mekanis di bawah kondisi awal yang sama berlangsung dengan cara yang sama dalam kerangka acuan inersia apa pun.

Persamaan kerangka acuan inersia, yang ditetapkan oleh prinsip relativitas, dinyatakan sebagai berikut:

1. hukum mekanika dalam kerangka acuan inersia adalah sama. Ini berarti bahwa persamaan yang menjelaskan beberapa hukum mekanika, yang dinyatakan dalam koordinat dan waktu dari kerangka acuan inersia lainnya, akan memiliki bentuk yang sama;
2. Menurut hasil eksperimen mekanik, tidak mungkin untuk menentukan apakah kerangka acuan yang diberikan diam atau bergerak secara seragam dan lurus. Karena itu, tidak satu pun dari mereka yang dapat dipilih sebagai sistem yang dominan, yang kecepatannya dapat diberikan makna mutlak. Arti fisik hanyalah konsep kecepatan relatif sistem, sehingga sistem apa pun dapat dianggap tidak bergerak secara kondisional, dan yang lainnya - bergerak relatif terhadapnya dengan kecepatan tertentu;
3. persamaan mekanika tidak berubah sehubungan dengan transformasi koordinat dalam transisi dari satu kerangka acuan inersia ke kerangka acuan inersia lainnya, yaitu fenomena yang sama dapat dijelaskan dalam dua kerangka acuan yang berbeda dengan cara yang berbeda secara lahiriah, tetapi sifat fisik dari fenomena tersebut tetap tidak berubah.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2