Les anciens philosophes ont essayé de comprendre l'essence du mouvement, de révéler l'influence des étoiles et du Soleil sur une personne. De plus, les gens ont toujours essayé d'identifier les forces qui agissent sur un point matériel dans le processus de son mouvement, ainsi qu'à un moment de repos.
Aristote croyait qu'en l'absence de mouvement, le corps n'est affecté par aucune force. Essayons de trouver quels référentiels sont dits inertiels, nous en donnerons des exemples.
Etat de repos
Dans la vie de tous les jours, il est difficile de détecter une telle condition. Dans presque tous les types de mouvements mécaniques, la présence de forces étrangères est supposée. La raison en est la force de friction, qui ne permet pas à de nombreux objets de quitter leur position d'origine, de quitter l'état de repos.
En considérant des exemples de référentiels inertiels, on constate qu'ils correspondent tous à la 1ère loi de Newton. Ce n'est qu'après sa découverte qu'il a été possible d'expliquer l'état de repos, d'indiquer les forces agissant dans cet état sur le corps.
Formulation de la 1ère loi de Newton
Dans l'interprétation moderne, il explique l'existence de systèmes de coordonnées, par rapport auxquels on peut considérer l'absence de forces extérieures agissant sur un point matériel. Du point de vue de Newton, les systèmes de référence sont dits inertiels, ce qui permet d'envisager la conservation de la vitesse du corps sur un temps long.
Définitions
Quels référentiels sont inertiels ? Des exemples d'entre eux sont étudiés dans le cours de physique de l'école. On considère comme référentiels inertiels ceux par rapport auxquels le point matériel se déplace à vitesse constante. Newton a précisé que n'importe quel corps peut être dans un état similaire tant qu'il n'est pas nécessaire de lui appliquer des forces qui peuvent changer un tel état.
En réalité, la loi de l'inertie n'est pas respectée dans tous les cas. En analysant des exemples de référentiels inertiels et non inertiels, considérons une personne se tenant aux mains courantes d'un véhicule en mouvement. Lorsqu'une voiture freine brusquement, une personne se déplace automatiquement par rapport au véhicule, malgré l'absence de force extérieure.
Il s'avère que tous les exemples de référentiel inertiel ne correspondent pas à la formulation de la loi de 1 Newton. Pour clarifier la loi d'inertie, une définition raffinée des systèmes de référence a été introduite dans laquelle elle est parfaitement respectée.
Types de systèmes de référence
Quels sont les systèmes de référence appelés inertiels ? Cela deviendra clair bientôt. "Donnez des exemples de systèmes de référence inertiels dans lesquels 1 loi de Newton est satisfaite" -une tâche similaire est proposée aux écoliers qui ont choisi la physique comme examen en neuvième année. Afin de faire face à la tâche, il est nécessaire d'avoir une idée des référentiels inertiels et non inertiels.
L'inertie implique la préservation du repos ou du mouvement rectiligne uniforme du corps tant que le corps est isolé. Les corps "isolés" sont ceux qui ne sont pas connectés, n'interagissent pas, sont éloignés les uns des autres.
Prenons quelques exemples de référentiel inertiel. En supposant une étoile dans la galaxie comme cadre de référence, plutôt qu'un bus en mouvement, la mise en œuvre de la loi d'inertie pour les passagers se tenant aux rails sera sans faille.
Pendant le freinage, ce véhicule continuera à se déplacer uniformément en ligne droite jusqu'à ce qu'il soit affecté par d'autres corps.
Quels exemples de référentiel inertiel pouvez-vous donner ? Ils ne doivent pas avoir de lien avec le corps analysé, affecter son inertie.
C'est pour de tels systèmes que la 1ère loi de Newton est remplie. Dans la vie réelle, il est difficile d'envisager le mouvement d'un corps par rapport à des référentiels inertiels. Il est impossible d'atteindre une étoile lointaine pour y mener des expériences terrestres.
La Terre est acceptée comme système de référence conditionnel, malgré le fait qu'elle soit associée à des objets qui y sont placés.
Il est possible de calculer l'accélération dans le référentiel inertiel si l'on considère la surface de la Terre comme référentiel. En physique, il n'y a pas de trace mathématique de la 1ère loi de Newton, mais c'est lui qui est à la base dedérivation de nombreuses définitions et termes physiques.
Exemples de référentiels inertiels
Les élèves ont parfois du mal à comprendre les phénomènes physiques. Les élèves de neuvième année se voient proposer la tâche du contenu suivant: « Quels référentiels sont appelés inertiels ? Donnez des exemples de tels systèmes. Supposons que le chariot avec la balle se déplace initialement sur une surface plane à une vitesse constante. Ensuite, il se déplace le long du sable, en conséquence, la balle est mise en mouvement accéléré, malgré le fait qu'aucune autre force n'agit sur elle (leur effet total est nul).
L'essence de ce qui se passe peut s'expliquer par le fait qu'en se déplaçant sur une surface sablonneuse, le système cesse d'être inertiel, il a une vitesse constante. Des exemples de référentiels inertiels et non inertiels indiquent que leur transition se produit dans un certain laps de temps.
Lorsque le corps accélère, son accélération a une valeur positive, et lors du freinage, ce chiffre devient négatif.
Mouvement curviligne
Par rapport aux étoiles et au Soleil, le mouvement de la Terre s'effectue selon une trajectoire curviligne, qui a la forme d'une ellipse. Ce cadre de référence, dans lequel le centre est aligné avec le Soleil et les axes sont dirigés vers certaines étoiles, sera considéré comme inertiel.
Notez que tout cadre de référence qui se déplacera en ligne droite et uniformément par rapport à l'héliocentriquesystème est inertiel. Le mouvement curviligne est effectué avec une certaine accélération.
Étant donné que la Terre se déplace autour de son axe, le cadre de référence, qui est associé à sa surface, par rapport à l'héliocentrique se déplace avec une certaine accélération. Dans une telle situation, nous pouvons conclure que le cadre de référence, qui est relié à la surface de la Terre, se déplace avec une accélération par rapport à l'héliocentrique, il ne peut donc pas être considéré comme inertiel. Mais la valeur de l'accélération d'un tel système est si faible que dans de nombreux cas, elle affecte de manière significative les spécificités des phénomènes mécaniques considérés par rapport à lui.
Pour résoudre des problèmes pratiques d'ordre technique, il est d'usage de considérer comme inertiel le référentiel solidaire de la surface de la Terre.
Relativité galiléenne
Tous les référentiels inertiels ont une propriété importante, qui est décrite par le principe de relativité. Son essence réside dans le fait que tout phénomène mécanique dans les mêmes conditions initiales s'effectue de la même manière, quel que soit le référentiel choisi.
L'égalité de l'ISO selon le principe de relativité est exprimée dans les dispositions suivantes:
- Dans de tels systèmes, les lois de la mécanique sont les mêmes, donc toute équation qu'elles décrivent, exprimée en termes de coordonnées et de temps, reste inchangée.
- Les résultats des expériences mécaniques en cours permettent d'établir si le référentiel sera au repos, ou s'ilmouvement uniforme rectiligne. Tout système peut conditionnellement être reconnu comme stationnaire si l'autre se déplace en même temps par rapport à lui à une certaine vitesse.
- Les équations de la mécanique restent inchangées en ce qui concerne les transformations de coordonnées en cas de passage d'un système à un autre. Vous pouvez décrire le même phénomène dans différents systèmes, mais leur nature physique ne changera pas.
Résolution de problèmes
Premier exemple.
Déterminer si le référentiel inertiel est: a) un satellite artificiel de la Terre; b) l'attraction des enfants.
Répondre. Dans le premier cas, il ne s'agit pas d'un système de référence inertiel, puisque le satellite se déplace en orbite sous l'influence de la force de gravité, donc, le mouvement se produit avec une certaine accélération.
L'attraction ne peut pas non plus être considérée comme un système inertiel, car son mouvement de rotation se produit avec une certaine accélération.
Deuxième exemple.
Le système de signalement est fermement connecté à l'ascenseur. Dans quelles situations peut-on l'appeler inertiel ? Si l'ascenseur: a) tombe; b) se déplace uniformément vers le haut; c) monte rapidement d) uniformément dirigé vers le bas.
Répondre. a) En chute libre, l'accélération apparaît, donc le référentiel associé à l'ascenseur ne sera pas inertiel.
b) Avec un mouvement uniforme de l'ascenseur, le système est inertiel.
c) Lors d'un déplacement avec une certaine accélération, le cadre de référence est considéré comme inertiel.
d) L'ascenseur se déplace lentement, a une accélération négative, donc vous ne pouvez pasappeler le référentiel inertiel.
Conclusion
Depuis tout le temps de son existence, l'humanité a essayé de comprendre les phénomènes qui se produisent dans la nature. Les tentatives d'explication de la relativité du mouvement ont été faites par Galileo Galilei. Isaac Newton a réussi à dériver la loi d'inertie, qui a commencé à être utilisée comme postulat principal dans les calculs en mécanique.
À l'heure actuelle, le système de détection de la position du corps comprend le corps, le dispositif de détermination de l'heure, ainsi que le système de coordonnées. Selon que le corps est en mouvement ou à l'arrêt, il est possible de caractériser la position d'un certain objet dans la période de temps souhaitée.
