Ikke-inertiel referenceramme

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. juli 2022; verifikation kræver 1 redigering .

En ikke-inertiel referenceramme (NRS) er en referenceramme , der bevæger sig med acceleration i forhold til inertien [1] . De enkleste NSO'er er systemer, der bevæger sig med accelereret retlinet bevægelse og roterende systemer. Mere komplekse muligheder er kombinationer af de to nævnte.

Newtons anden lov er formuleret for inertisystemer. For at ligningen for bevægelse af et materielt punkt i en ikke-inertiel referenceramme i form falder sammen med ligningen i Newtons anden lov, introduceres inertikræfter ud over de "almindelige" kræfter, der virker i inertierammer ( mere netop Euler-inertikræfterne ) [2] [3] .

Da der i princippet ikke kan være lukkede systemer af legemer i NSO (accelererende kræfter er altid ydre kræfter for et hvilket som helst legeme i systemet), er lovene om bevarelse af momentum, vinkelmomentum og energi ikke opfyldt i dem [4] .

I klassisk mekanik

Klassisk mekanik postulerer følgende to principper:

tid er absolut, dvs. tidsintervallerne mellem to hændelser er de samme i alle vilkårligt bevægende referencerammer;
rummet er absolut, det vil sige, at afstanden mellem to vilkårlige materialepunkter er den samme i alle vilkårligt bevægende referencerammer.

Disse to principper gør det muligt at nedskrive bevægelsesligningen for et materielt punkt i forhold til enhver ikke-inertiel referenceramme, hvor Newtons første lov ikke gælder .

Bevægelsesligningen for et materialepunkt i en ikke-inertiel referenceramme kan repræsenteres som [5] :

m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}-m{\vec {a}}_{{e}}-m{\vec {a}}_{{k}}

eller udvidet:

m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}+2m\venstre[{\vec {v}}_{r}\time {\vec {\omega }}\right]- m{\frac {d{\vec {v_{0}}}}{dt}}+m\omega ^{2}{\vec {r}}_({\perp }}-m\venstre[{\ frac {d{\vec {\omega }}}{dt}}\ gange {\vec {r}}\right]

hvor er kroppens masse , , er kroppens acceleration og hastighed i forhold til den ikke-inertielle referenceramme, er summen af alle ydre kræfter, der virker på kroppen, er kroppens transportable acceleration , er Coriolis kroppens acceleration , er vinkelhastigheden af rotationsbevægelsen af den ikke-inertielle referenceramme omkring den øjeblikkelige akse, der passerer gennem koordinaters begyndelse, - bevægelseshastigheden for koordinaternes oprindelse i en ikke-inertiel referenceramme i forhold til til enhver inertiel referenceramme. $\m$ $\ {\vec {a}}_{r}$ ${\vec {v}}_{r}$ $\ {\vec {F}}$ $\ {\vec {a}}_{e}$ $\ {\vec {a}}_{k}$ $\omega$ ${\vec {v_{0))}$

Denne ligning kan skrives i den velkendte form af Newtons anden lov ved at introducere inertikræfterne :

${\vec {F}}_{e}=-m{\vec {a}}_{e}$ - bærbar inertikraft
${\vec {F}}_{k}=-m{\vec {a}}_{k}$ - Coriolis kraft

I ikke-inertielle referencerammer opstår inertikræfter. Forekomsten af disse kræfter er et tegn på et ikke-inertielt referencesystem [6] .

Generelt relativitetsteori

Ifølge princippet om ækvivalens af tyngdekraften og inertikræfterne er det lokalt umuligt at skelne, hvilken kraft der virker på et givent legeme - tyngdekraften eller inertikraften . På samme tid er det på grund af rumtidens krumning i dets begrænsede område umuligt at eliminere tyngdekraftens tidevandskræfter ved at skifte til et hvilket som helst referencesystem (se geodætisk afvigelse ). I denne forstand er der ingen globale og endda endelige inertielle referencerammer i den generelle relativitetsteori, det vil sige, at alle referencerammer er ikke-inertielle.

I kvanteteori

I 1976 viste William Unruh ved hjælp af kvantefeltteoriens metoder, at i ikke-inertielle referencerammer opstår termisk stråling med en temperatur svarende til

T_{u}={\frac {\hbar a}{2\pi kc))

hvor er accelerationen af referencerammen [7] . Unruh-effekten er fraværende i inerti-referencerammer ( ). Unruh-effekten fører også til, at protoner i ikke-inertielle referencerammer får en begrænset levetid - muligheden for dets inverse beta-henfald til en neutron, positron og neutrino åbner sig [8] [9] [10] . Samtidig har denne Unruh-stråling egenskaber, der ikke helt falder sammen med almindelig termisk stråling, for eksempel opfører et accelereret kvantemekanisk detektorsystem sig ikke nødvendigvis på samme måde, som det gør i et termisk bad [11] . $-en$ $a=0$

Noter

↑ Matveev A. N. Mekanik og relativitetsteorien. — M.: ONIKS, 2003. — 432 s. — ISBN 5-329-00742-9 [kap. 14, § 63].
↑ Savelyev I.V. Kursus i generel fysik. T. 1. Mekanik. Molekylær fysik. - M .: Nauka, 1987. - S. 118-119.
↑ Landsberg G.S. Elementær lærebog i fysik. Bind 1. Mekanik. Varme. Molekylær fysik. - M .: Nauka, 1975. - C. 292
↑ Yavorsky B. M. , Detlaf A. A. Handbook of Physics. - M., Nauka, 1990. - s. 86
↑ Sivukhin D.V. §64. Inertikræfter for vilkårlig accelereret bevægelse af referencesystemet // Fysik generelt. - M . : Science , 1979. - T. I. Mechanics. - S. 337-347. - 520 sek.
↑ Loitsyansky L. G., Lurie A. I. Kursus i teoretisk mekanik. Bind 2 Dynamics (Science 1983) Side 443: ”i ikke-inertielle systemer opstår yderligere kræfter af en særlig art, de såkaldte inertikræfter; fremkomsten af disse kræfter er et tegn på den ikke-inertielle referenceramme”.
↑ LCB Crispino, A. Higuchi, GEA Matsas "Unruh-effekten og dens anvendelser" Anmeldelser af moderne fysik. 2008. Vol.80. Nr.3. P.787-838. ( arxiv=0710.5373 Arkiveret 4. februar 2016 på Wayback Machine
↑ R. Mueller, Decay of accelerated particles , Phys. Rev. D 56 , 953-960 (1997) fortryk Arkiveret 2. juni 2016 på Wayback Machine .
↑ DAT Vanzella og GEA Matsas, Nedbrydning af accelererede protoner og eksistensen af Fulling-Davies-Unruh-effekten , Phys. Rev. Lett. 87 , 151301 (2001) fortryk Arkiveret 18. april 2018 på Wayback Machine .
↑ H. Suzuki og K. Yamada, Analytic Evaluation of the Decay Rate for Accelerated Proton , Phys. Rev. D 67 , 065002 (2003) fortryk Arkiveret 3. juni 2016 på Wayback Machine .
↑ Belinsky V. A., Karnakov B. M., Mur V. D., Narozhny N. B. // JETP Letters, 1997. V. 65. P. 861.

Litteratur

Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Handbook of Physics. 2. udg., revideret. M.: Nauka, 1985. 512 s.

mekanisk bevægelse
referencesystem	inerti referenceramme Ikke-inertiel referenceramme Sammensat bevægelse Relativitetsprincippet
Materiale punkt	Ensartet bevægelse Retlineær bevægelse Bevægelsesligning Bevægelsesligninger i en ikke-inertiel referenceramme Bane (sti) bevæger sig Hastighed Acceleration ( centripetal acceleration tangentiel acceleration ) bindestreg
Fysisk krop	translationel bevægelse Plan-parallel bevægelse ( parallel oversættelse ) Sfærisk bevægelse ( Roterende bevægelse Cirkulær bevægelse Præcession nutation )
kontinuum	laminær strømning turbulent flow
Beslægtede begreber	Hastighedsplan Tog trækkraft Seks frihedsgrader