Mikä on viitepiste fysiikan määritelmässä. Mekaaninen liike. Viitejärjestelmä. Hyödyllinen video: inertiaaliset ja ei-inertiaaliset referenssijärjestelmät

Viitekehys- tämä on joukko kappaleita, jotka ovat liikkumattomia suhteessa toisiinsa (vertailukappale), joiden suhteen liikettä tarkastellaan (niihin liittyvässä koordinaattijärjestelmässä) ja kelloja, jotka laskevat aikaa (aikaviitejärjestelmä) suhteessa jossa minkä tahansa kappaleen liikettä tarkastellaan.

Matemaattisesti kappaleen (tai materiaalin pisteen) liikettä suhteessa valittuun viitekehykseen kuvataan yhtälöillä, jotka osoittavat, kuinka se muuttuu ajan myötä t koordinaatit, jotka määrittävät kehon (pisteen) sijainnin tässä vertailujärjestelmässä. Näitä yhtälöitä kutsutaan liikeyhtälöiksi. Esimerkiksi karteesisissa koordinaateissa x, y, z pisteen liike määräytyy yhtälöillä x = f 1 (t) (\displaystyle x=f_(1)(t)), y = f 2 (t) (\näyttötyyli y=f_(2)(t)), z = f 3 (t) (\näyttötyyli z=f_(3)(t)).

Nykyfysiikassa mitä tahansa liikettä pidetään suhteellisena, ja kehon liikettä tulee tarkastella vain suhteessa johonkin toiseen kappaleeseen (vertailukappaleeseen) tai kappalejärjestelmään. On mahdotonta ilmoittaa esimerkiksi kuinka Kuu liikkuu yleensä, voit määrittää vain sen liikkeen esimerkiksi suhteessa maahan, aurinkoon, tähtiin jne.

Muut määritelmät

Toisaalta aiemmin uskottiin, että on olemassa tietty "perus"viitejärjestelmä, luonnonlakien kirjaamisen yksinkertaisuus, joka erottaa sen kaikista muista järjestelmistä. Siten Newton piti absoluuttista avaruutta erottuvana vertailujärjestelmänä, ja 1800-luvun fyysikot uskoivat, että järjestelmä, johon Maxwellin sähködynamiikan eetteri lepää, on etuoikeutettu, ja siksi sitä kutsuttiin absoluuttiseksi vertailukehykseksi (AFR). Lopuksi suhteellisuusteoria hylkäsi oletukset etuoikeutetun viitekehyksen olemassaolosta. Nykyaikaisissa käsitteissä ei ole olemassa absoluuttista viitekehystä, koska

Seitsemännen luokan fysiikan kurssista muistamme, että kehon mekaaninen liike on sen liikettä ajassa suhteessa muihin kappaleisiin. Tällaisten tietojen perusteella voimme olettaa tarvittavat työkalut kehon liikkeen laskemiseen.

Ensinnäkin tarvitsemme jotain, jota vastaan teemme laskelmamme. Seuraavaksi meidän on sovittava, kuinka määritämme kehon sijainnin suhteessa tähän "jotain". Ja lopuksi, sinun on jotenkin tallennettava aika. Siksi tarvitsemme viitekehyksen, jotta voimme laskea, missä keho on tietyllä hetkellä.

Fysiikan viitekehys

Fysiikan viitejärjestelmä on viitekappaleen, referenssikappaleeseen liittyvän koordinaattijärjestelmän ja kellon tai muun ajan mittauslaitteen yhdistelmä. On aina muistettava, että mikä tahansa viitejärjestelmä on ehdollinen ja suhteellinen. Voit aina ottaa käyttöön erilaisen viitejärjestelmän, johon verrattuna kaikilla liikkeellä on täysin erilaiset ominaisuudet.

Suhteellisuusteoria on yleensä tärkeä näkökohta, joka tulisi ottaa huomioon lähes kaikissa fysiikan laskelmissa. Esimerkiksi monissa tapauksissa emme voi määrittää liikkuvan kappaleen tarkkoja koordinaatteja milloin tahansa.

Emme voi varsinkaan sijoittaa tarkkailijoita kelloineen sadan metrin välein Moskovasta Vladivostokiin kulkevan rautatien varrelle. Tässä tapauksessa laskemme kehon nopeuden ja sijainnin suunnilleen tietyn ajanjakson aikana.

Yhden metrin tarkkuus ei ole meille tärkeää määritettäessä junan sijaintia useiden satojen tai tuhansien kilometrien reitillä. Tälle fysiikassa on likiarvoja. Yksi tällainen likiarvo on käsite "aineellinen piste".

Materiaalipiste fysiikassa

Fysiikassa materiaalipiste tarkoittaa kappaletta tapauksissa, joissa sen koko ja muoto voidaan jättää huomiotta. Tässä tapauksessa oletetaan, että aineellisella pisteellä on alkuperäisen kappaleen massa.

Esimerkiksi laskettaessa aikaa, joka kestää lentokoneen lentää Novosibirskistä Novopolotskiin, lentokoneen koolla ja muodolla ei ole meille merkitystä. Riittää, kun tietää, mikä nopeus se kehittyy ja kaupunkien välinen etäisyys. Siinä tapauksessa, että meidän on laskettava tuulenvastus tietyllä korkeudella ja tietyllä nopeudella, emme varmasti voi tehdä ilman tarkkaa tietoa saman lentokoneen muodosta ja mitoista.

Lähes mitä tahansa kappaletta voidaan pitää aineellisena pisteenä joko silloin, kun kehon kulkema etäisyys on suuri sen kokoon verrattuna tai kun kehon kaikki pisteet liikkuvat tasaisesti. Esimerkiksi auto, joka kulkee muutaman metrin päässä kaupasta risteykseen, on melko verrattavissa tähän matkaan. Mutta jopa tällaisessa tilanteessa sitä voidaan pitää aineellisena pisteenä, koska kaikki auton osat liikkuivat tasaisesti ja samalla etäisyydellä.

Mutta siinä tapauksessa, että meidän on sijoitettava sama auto autotalliin, sitä ei voida enää pitää materiaalina. Sinun on otettava huomioon sen koko ja muoto. Nämä ovat myös esimerkkejä, kun on tarpeen ottaa huomioon suhteellisuusteoria, eli suhteessa siihen, mitä teemme tiettyjä laskelmia.

Luento 1. Kinematiikan elementit.

Materiaalipiste

Materiaalipiste - mitättömän kokoinen esine, jolla on massaa.

"Materiaalisen pisteen" käsite otetaan käyttöön kuvaamaan (matemaattisia kaavoja) kappaleiden mekaanista liikettä. Tämä johtuu siitä, että pisteen liikettä on helpompi kuvata kuin todellisen kappaleen, jonka hiukkaset voivat myös liikkua eri nopeuksilla (esimerkiksi kappaleen pyörimisen tai muodonmuutosten aikana).

Jos todellinen kappale korvataan aineellisella pisteellä, tämän kappaleen massa määrätään tähän pisteeseen, mutta sen mitat jätetään huomioimatta ja samalla sen pisteiden liikkeen ominaisuuksien ero (nopeudet, kiihtyvyydet, jne.), jos sellainen on, jätetään huomiotta. Missä tapauksissa tämä voidaan tehdä?

Lähes mitä tahansa kappaletta voidaan pitää aineellisena pisteenä, jos kappaleen pisteiden kulkemat etäisyydet ovat sen kokoon nähden erittäin suuret.

Esimerkiksi maata ja muita planeettoja pidetään aineellisina pisteinä tutkittaessa niiden liikkumista Auringon ympäri. Tässä tapauksessa sen päivittäisestä pyörimisestä johtuvat erot minkä tahansa planeetan eri pisteiden liikkeissä eivät vaikuta vuosittaista liikettä kuvaaviin määriin.

Näin ollen, jos tutkittavan kappaleen liikkeessä voidaan jättää huomiotta sen pyöriminen akselin ympäri, tällainen kappale voidaan esittää materiaalipisteenä.

Ratkaistaessa planeettojen päivittäiseen pyörimiseen liittyviä ongelmia (esimerkiksi määritettäessä auringonnousua eri paikoissa maapallon pinnalla) ei kuitenkaan ole järkevää pitää planeettaa aineellisena pisteenä, koska ongelman tulos on riippuu tämän planeetan koosta ja sen pinnalla olevien pisteiden liikkumisnopeudesta.

^ Lentokonetta on oikeutettua pitää aineellisena pisteenä, jos on tarpeen esimerkiksi määrittää sen keskimääräinen kulkunopeus matkalla Moskovasta Novosibirskiin. Mutta kun lasketaan lentävään lentokoneeseen vaikuttavaa ilmanvastusvoimaa, sitä ei voida pitää aineellisena pisteenä, koska vastusvoima riippuu lentokoneen koosta ja muodosta.

Jos kappale liikkuu translaationaalisesti, vaikka sen mitat ovat verrattavissa sen kulkemiin matkoihin, tätä kappaletta voidaan pitää aineellisena pisteenä (koska kaikki kappaleen pisteet liikkuvat samalla tavalla).

Yhteenvetona voidaan todeta: kappaletta, jonka mitat voidaan jättää huomiotta tarkasteltavan ongelman olosuhteissa, voidaan pitää aineellisena pisteenä.

Ehdottomasti jäykkä runko - fyysinen malli (kuten materiaalipiste).

Ehdottomasti jäykkä runko- mekaaninen järjestelmä, jolla on vain translaatio- ja rotaatiovapausasteet. "Kovuus" tarkoittaa, että kehoa ei voi muuttaa, eli muuta energiaa ei voi siirtää kehoon paitsi kineettinen energia translaatio- tai pyörimisliike.

3D:ssä täysin jäykällä kappaleella on 6 vapausastetta.

Täysin jäykkään runkoon kineettinen energia voidaan kirjoittaa translaatio- ja pyörimisliikkeen kineettisen energian summana:

Kehomassa

Kehon massakeskuksen nopeus

Kehon hitausmomentti

Kehon kulmanopeus.

Fysiikan viitekehys

Rata, polku, liike

rikki käyrä - tämä linja nimeltään lentorata. Koska lentorata on viiva, sillä ei ole suuntaa, ei numeerista arvoa - se on vain viiva.

Rata voidaan tietää jo ennen liikkeen alkamista. Retkikunnan lentorata, keinotekoiset maasatelliitit, turvallinen reittisi jne. lasketaan etukäteen.

Liikeradasta riippuen liikkeet voivat olla suoraviivaisia (raketti lentoonlähdön aikana, jääpuikko katolta) ja kaarevia (tennispallo, jalkapallo, törmäyksessä).

Saman liikkeen liikerata on erilainen eri vertailujärjestelmissä. Esimerkiksi tasaisesti liikkuvan junan matkustajalla vaunuun putoava pallo liikkuu pystysuunnassa ylöspäin ja laiturilla seisovalla henkilöllä sama pallo liikkuu parabolista lentorataa pitkin.

Sitten voit kysyä kysymyksen: Mikä on lentoradan pituus ja miten se mitataan?

Opiskelijat tarjoavat oman versionsa.

Yleisesti ottaen lentoradan pituus on polku.

Polulla ei ole suuntaa, ts. skalaarinen määrä.

Jos lentoradan osat ovat suoraviivaisia, niin reitti on yhtä suuri kuin osuuksien pituuksien summa.

Jos osat ovat kaarevia, niin kehon koordinaattien muutos kuvataan käyttämällä sellaista käsitettä kuin liikettä.

Liikkuva– vektorisuure, ts. Numeroarvon lisäksi sillä on myös suunta.

Piirustuksissa se on merkitty suunnatuksi segmentiksi, joka yhdistää kehon alku- ja loppuasennon avaruudessa.

Siirtymämoduulin ja polun arvot voivat yhtyä vain, jos kappale liikkuu samaa suoraa pitkin samaan suuntaan.

Tietäen kehon siirtymävektorin alkuaseman voidaan määrittää missä tahansa ajanhetkessä kappale on ja mihin suuntaan se liikkuu.

Käännös- ja kiertoliikkeet

Progressiivinen on jäykän kappaleen liike, jossa mikä tahansa tähän kappaleeseen piirretty suora viiva liikkuu pysyen samansuuntaisena alkuperäisen suuntansa kanssa. Translaatioliikettä ei pidä sekoittaa suoraviivaiseen liikkeeseen. Kun kappale liikkuu eteenpäin, sen pisteiden liikeradat voivat olla mitä tahansa kaarevia viivoja.

Jäykän kappaleen pyörivä liike kiinteän akselin ympäri on liikettä, jossa mitkä tahansa kaksi kappaleeseen kuuluvaa (tai siihen aina yhdistettyä) pistettä pysyvät liikkumattomina koko liikkeen ajan

Nopeus ja kiihtyvyys

Nopeus- tämä on kuljetun matkan suhde aikaan, jonka aikana tämä reitti kuljettiin. Nopeus on sama on alkunopeuden ja kiihtyvyyden summa kerrottuna ajalla. Nopeus on ympyrän kulmanopeuden ja säteen tulo.

v=S/t v=v 0 +a*t v=ωR

Kehon kiihtyvyys tasaisesti kiihdytetyn liikkeen aikana- arvo, joka on yhtä suuri kuin nopeuden muutoksen suhde ajanjaksoon, jonka aikana tämä muutos tapahtui.

Tangentiaalinen (tangentiaalinen) kiihtyvyys– tämä on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu liikeradan tangenttia pitkin tietyssä liikeradan pisteessä. Tangentiaalinen kiihtyvyys luonnehtii nopeuden modulomuutosta kaarevan liikkeen aikana.

Riisi. 1.10. Tangentiaalinen kiihtyvyys.

Tangentiaalisen kiihtyvyysvektorin τ suunta (ks. kuva 1.10) on sama kuin lineaarisen nopeuden suunta tai on sitä vastakkainen. Toisin sanoen tangentiaalinen kiihtyvyysvektori on samalla akselilla tangenttiympyrän kanssa, joka on kappaleen liikerata.

Normaali kiihtyvyys on kiihtyvyysvektorin komponentti, joka on suunnattu normaalia pitkin liikkeen liikeradalle tietyssä pisteessä kehon liikeradalla. Eli normaalikiihtyvyysvektori on kohtisuorassa lineaariseen liikkeenopeuteen nähden (ks. kuva 1.10). Normaalikiihtyvyys kuvaa nopeuden muutosta suunnassa ja on merkitty kirjaimella n. Normaalikiihtyvyysvektori on suunnattu liikeradan kaarevuussädettä pitkin.

Täysi kiihtyvyys kaarevan liikkeen aikana se koostuu tangentiaalisista ja normaalikiihtyvyydestä vektorin lisäyssääntö ja se määritetään kaavalla:

(pythagoraan lauseen mukaan suorakaiteen muotoiselle suorakulmiolle).

Myös kokonaiskiihtyvyyden suunta määritetään vektorin lisäyssääntö:

Kulmanopeus on vektorisuure, joka on yhtä suuri kuin kappaleen kiertokulman ensimmäinen derivaatta ajan suhteen:

v=ωR

Kulmakiihtyvyys on vektorisuure, joka on yhtä suuri kuin kulmanopeuden ensimmäinen derivaatta ajan suhteen:

Kuva 3

Kun kappale pyörii kiinteän akselin ympäri, kulmakiihtyvyysvektori ε suunnattu pyörimisakselia pitkin kohti kulmanopeuden alkeislisäyksen vektoria. Kiihdytetyn liikkeen aikana vektori ε samansuuntainen vektorin kanssa ω (Kuva 3), hidastettuna se on sitä vastapäätä (kuva 4).

Kuva 4

Kiihtyvyyden tangentiaalinen komponentti a τ =dv/dt, v = ωR ja Normaali kiihtyvyyden komponentti Tämä tarkoittaa, että lineaaristen (polun pituus s, jonka halki kulkee piste säteen R ympyräkaaren kautta, lineaarinen nopeus v, tangentiaalinen kiihtyvyys a τ, normaalikiihtyvyys a n) ja kulmasuureiden (kiertokulma φ, kulmanopeus ω, kulmakiihtyvyys) välinen suhde ε) ilmaistaan seuraavilla kaavoilla:

s = R φ , v = R ω , A τ = R?, a n = ω 2 R. Jos piste liikkuu tasaisesti ympyrää pitkin (ω=const)

ω = ω 0 ± t, φ = ω 0 t ± ?t 2 /2, missä ω 0 on alkukulmanopeus.

Liikkeiden tyypit

Tasainen liike– tämä on liikettä vakionopeudella, eli kun nopeus ei muutu (v = const) eikä kiihdytystä tai hidastuvuutta tapahdu (a = 0).

Tasainen lineaarinen liike- tämä on liike, jossa keho tekee yhtäläisiä liikkeitä samanlaisin aikavälein. Jos esimerkiksi jaamme tietyn aikavälin yhden sekunnin välein, niin tasaisella liikkeellä keho liikkuu saman matkan jokaisella näistä aikaväleistä.

Tasaisen suoraviivaisen liikkeen nopeus ei riipu ajasta ja jokaisessa liikeradan pisteessä on suunnattu samalla tavalla kuin kehon liike. Toisin sanoen siirtymävektori on suunnassa yhteneväinen nopeusvektorin kanssa. Tässä tapauksessa minkä tahansa ajanjakson keskinopeus on yhtä suuri kuin hetkellinen nopeus:

Tasaisen suoraviivaisen liikkeen nopeus on fyysinen vektorisuure, joka on yhtä suuri kuin kappaleen liikkeen suhde minkä tahansa ajanjakson aikana tämän välin t arvoon:

Näin ollen tasaisen suoraviivaisen liikkeen nopeus osoittaa, kuinka paljon liikettä materiaalipiste tekee aikayksikköä kohti.

Luento 2. Materiaalipisteen dynamiikka.

« Fysiikka - 10 luokka"

Ratkaistavien ongelmien luonteen perusteella mekaniikka jaetaan kinematiikka Ja dynamiikka.

Kinematiikka kuvaa kappaleiden liikettä tunnistamatta tämän liikkeen aiheuttamia syitä.

Ensimmäinen asia, joka kiinnittää huomiosi ympärillämme olevaa maailmaa tarkkaillessa, on sen vaihtelevuus. Maailma ei ole jäätynyt, staattinen. Muutokset siinä ovat hyvin erilaisia. Mutta jos kysymme sinulta, mitä muutoksia huomaat useimmin, vastaus on todennäköisesti selvä: esineiden sijainti muuttuu(tai kehot, kuten fyysikot sanovat) suhteessa maahan ja suhteessa toisiinsa ajan myötä.

Juoksepa koira tai auto kilpailee, heidän kanssaan tapahtuu sama prosessi: niiden sijainti suhteessa maahan ja sinuun muuttuu ajan myötä. He liikkuvat. Jousi puristuu, lauta, jolla istuit, taipuu ja kehon eri osien asento suhteessa toisiinsa muuttuu.

Kehon tai sen osien sijainnin muutosta avaruudessa suhteessa muihin kappaleisiin ajan kuluessa kutsutaan mekaaninen liike.

Mekaanisen liikkeen määritelmä näyttää yksinkertaiselta, mutta tämä yksinkertaisuus on petollinen. Lue määritelmä uudelleen ja mieti, ovatko kaikki sanat sinulle selkeitä: tila, aika, suhteessa muihin kappaleisiin. Todennäköisesti nämä sanat vaativat selvennystä.

Tila ja aika.

Tila ja aika ovat fysiikan yleisimpiä käsitteitä ja... vähiten selkeitä.

Meillä ei ole kattavaa tietoa tilasta ja ajasta. Mutta on mahdotonta esittää tuloksia, jotka on saatu tänään aivan fysiikan tutkimuksen alussa.

Yleensä riittää, että pystymme mittaamaan kahden avaruuden pisteen välisen etäisyyden viivaimella ja aikavälejä kellolla. Viivain ja kello ovat tärkeimmät mittauslaitteet mekaniikassa ja jokapäiväisessä elämässä. Etäisyydet ja aikavälit on otettava huomioon tutkittaessa monia ilmiöitä kaikilla tieteenaloilla.

"...Muut ruumiit koskevat."

Jos tämä osa mekaanisen liikkeen määritelmästä on jäänyt huomioimatta, vaarana on, että et ymmärrä tärkeintä. Esimerkiksi vaunutilassa on omena pöydällä. Junan lähdön aikana kahta tarkkailijaa (matkustaja ja heidän saattajansa) pyydetään vastaamaan kysymykseen: liikkuuko omena vai ei?

Jokainen tarkkailija arvioi omenan asemaa itseensä nähden. Matkustaja näkee, että omena on 1 metrin etäisyydellä hänestä ja tämä etäisyys pysyy samana ajan myötä. Henkilö, joka näkee sinut lavalla, näkee, kuinka etäisyys hänestä omenaan kasvaa ajan myötä.

Matkustaja vastaa, että omena ei liiku mekaanisesti - se on liikkumaton; hoitaja sanoo, että omena liikkuu.

Liikkeen suhteellisuuslaki:
Kehon liikkeen luonne riippuu siitä, minkä kehon suhteen tätä liikettä tarkastelemme.

Aloitetaan mekaanisen liikkeen opiskelu. Ihmiskunnalla kesti noin kaksituhatta vuotta valita oikea tie, joka päättyi mekaanisen liikkeen lakien löytämiseen.

Muinaisten filosofien yritykset selittää liikkeen syitä, myös mekaanisia, olivat puhtaan fantasian hedelmää. Aivan kuten he päättelivät, väsynyt matkustaja nopeuttaa askeleitaan lähestyessään kotiaan, putoava kivi alkaa liikkua nopeammin ja nopeammin lähestyttäessä äitimaata. Elävien organismien, kuten kissojen, liikkeet tuntuivat siihen aikaan paljon yksinkertaisemmilta ja ymmärrettävämmiltä kuin kiven putoaminen. Siellä oli kuitenkin loistavia oivalluksia. Niinpä kreikkalainen filosofi Anaxagoras sanoi, että jos Kuu ei liiku, se putoaisi maan päälle, kuin hihnasta putoava kivi.

Mekaanisen liikkeen tieteen todellinen kehitys alkoi kuitenkin suuren italialaisen fyysikon G. Galilein teoksista.

Kinematiikka on mekaniikan ala, joka tutkii tapoja kuvata liikkeitä ja näitä liikkeitä kuvaavien suureiden välistä suhdetta.

Kehon liikkeen kuvaaminen tarkoittaa tapaa määrittää sen sijainti avaruudessa milloin tahansa.

Kuvaustehtävä näyttää jo ensi silmäyksellä erittäin vaikealta. Itse asiassa, katso pyörteisiä pilviä, huojuvia lehtiä puun oksalla. Kuvittele moottoritiellä kiihtyvän auton mäntien monimutkainen liike. Kuinka aloittaa liikkeen kuvaaminen?

Yksinkertaisin asia (ja fysiikassa mennään aina yksinkertaisesta monimutkaiseen) on oppia kuvaamaan pisteen liikettä. Piste voidaan ymmärtää esimerkiksi pienenä merkinnänä, joka on sijoitettu liikkuvaan esineeseen - jalkapalloon, traktorin pyörään jne. Jos tiedämme, kuinka jokaisen tällaisen pisteen (jokainen hyvin pieni osa) liike tapahtuu, sitten tiedämme kuinka koko keho liikkuu.

Kuitenkin, kun sanot hiihtäneesi 10 km, kukaan ei täsmennä, mikä ruumiinosa kulki 10 km:n matkan, vaikka et suinkaan ole piste. Tässä tapauksessa sillä ei ole merkittävää merkitystä.

Esittelemme aineellisen pisteen käsitettä - todellisten kappaleiden ensimmäisen fyysisen mallin.

Materiaalipiste- runko, jonka koko ja muoto voidaan jättää huomiotta tarkasteltavan ongelman olosuhteissa.

Viitejärjestelmä.

Minkä tahansa kappaleen liike, kuten jo tiedämme, on suhteellista liikettä. Tämä tarkoittaa, että tietyn kappaleen liike voi olla erilainen suhteessa muihin kappaleisiin. Kun tutkimme meitä kiinnostavan kehon liikettä, meidän on osoitettava, minkä kehon suhteen tätä liikettä tarkastellaan.

Kehoa, jonka suhteen liikettä tarkastellaan, kutsutaan viiteteksti.

Jotta voit laskea pisteen (kappaleen) sijainnin suhteessa valittuun vertailukappaleeseen ajasta riippuen, sinun ei tarvitse vain liittää siihen koordinaattijärjestelmää, vaan myös pystyä mittaamaan aikaa. Aika mitataan kellon avulla. Nykyaikaiset kellot ovat monimutkaisia laitteita. Niiden avulla voit mitata aikaa sekunneissa kolmentoista desimaalin tarkkuudella. Luonnollisesti mikään mekaaninen kello ei pysty tarjoamaan tällaista tarkkuutta. Siten yksi maan tarkimmista mekaanisista kelloista Kremlin Spasskaja-tornissa on kymmenentuhatta kertaa vähemmän tarkka kuin valtion aikastandardi. Jos vertailukelloa ei säädetä, se karkaa yhdellä sekunnilla tai on kolmesataa tuhatta vuotta jäljessä. On selvää, että jokapäiväisessä elämässä ei ole tarvetta mitata aikaa erittäin suurella tarkkuudella. Mutta fyysisessä tutkimuksessa, astronautiikassa, geodesiassa, radioastronomiassa ja lentoliikenteen ohjauksessa korkea aikamittauksen tarkkuus on yksinkertaisesti välttämätöntä. Tarkkuus, jolla voimme laskea kehon sijainnin milloin tahansa, riippuu ajan mittauksen tarkkuudesta.

Kutsutaan referenssikappaleen joukko, siihen liittyvä koordinaattijärjestelmä ja kello viitejärjestelmä.

Kuvassa on esitetty vertailukehys, joka on valittu huomioimaan heitetyn pallon lento. Tässä tapauksessa referenssikappaleena on talo, koordinaattiakselit valitaan siten, että pallo lentää XOY-tasossa ja ajan määrittämiseen käytetään sekuntikelloa.

Nykyfysiikassa mikä tahansa liike on suhteellista, ja kehon liikettä tulee tarkastella vain suhteessa johonkin toiseen kappaleeseen (vertailukappaleeseen) tai kappalejärjestelmään. On mahdotonta ilmoittaa esimerkiksi kuinka Kuu liikkuu yleensä, voit määrittää vain sen liikkeen esimerkiksi suhteessa maahan, aurinkoon, tähtiin jne.

Muut määritelmät

Joskus - varsinkin jatkumomekaniikassa ja yleisessä suhteellisuusteoriassa - viitekehys ei liity yhteen kappaleeseen, vaan todellisen tai kuvitteellisen jatkumoon. perus referenssikappaleet, jotka myös määrittelevät koordinaattijärjestelmän. Vertailukappaleiden maailmanlinjat ”pyyhkäisevät pois” aika-avaruutta ja asettavat tässä kongruenssin, jonka suhteen mittaustuloksia voidaan tarkastella.

Liikkeen suhteellisuus

Mekaanisen liikkeen suhteellisuusteoria– tämä on kehon liikeradan, kuljetun matkan, siirtymän ja nopeuden riippuvuus vertailujärjestelmän valinnasta.

Liikkuvat kehot muuttavat sijaintiaan suhteessa muihin kehoihin. Valtatietä pitkin kiihtyvän auton sijainti muuttuu kilometripylväiden merkintöjen suhteen, merellä lähellä rantaa purjehtivan laivan sijainti muuttuu suhteessa rantaviivaan ja maan päällä lentävän lentokoneen liikettä voidaan arvioida muuttaa asemaansa suhteessa maan pintaan. Mekaaninen liike on prosessi, jossa kappaleiden suhteellinen sijainti avaruudessa muuttuu ajan myötä. Voidaan osoittaa, että sama kappale voi liikkua eri tavalla suhteessa muihin kappaleisiin.

Näin ollen voidaan sanoa, että jokin kappale liikkuu vain silloin, kun on selvää, minkä toisen kappaleen - vertailukappaleen - asema on muuttunut.

Absoluuttinen viitekehys

Usein fysiikassa tiettyä viitejärjestelmää pidetään kätevimpänä (etuoikeutempana) tietyn ongelman ratkaisemisen puitteissa - tämän määrää laskelmien yksinkertaisuus tai yhtälöiden tallentaminen siinä olevien kappaleiden ja kenttien dynamiikkaa varten. Tyypillisesti tämä mahdollisuus liittyy ongelman symmetriaan.

Toisaalta aiemmin uskottiin, että on olemassa tietty "perus"viitejärjestelmä, luonnonlakien kirjaamisen yksinkertaisuus, joka erottaa sen kaikista muista järjestelmistä. Esimerkiksi 1800-luvun fyysikot. uskoivat, että järjestelmä, johon Maxwellin sähködynamiikan eetteri lepää, on etuoikeutettu, ja siksi sitä kutsuttiin Absolute Reference System (AFR) -järjestelmäksi. Nykyaikaisissa käsitteissä ei ole olemassa tällä erityisellä tavalla erotettua viitejärjestelmää, koska tensorimuodossa ilmaistut luonnonlait ovat samassa muodossa kaikissa viitejärjestelmissä - eli kaikissa avaruuden pisteissä ja kaikkina ajan hetkinä. Tämä ehto - paikallinen tila-aikainvarianssi - on yksi fysiikan todennettavissa olevista perusteista.

Katso myös

Huomautuksia

Wikimedia Foundation. 2010.

Katso, mitä "viitejärjestelmä" on muissa sanakirjoissa:

VIITEKEHYS- joukko ehdollisesti muuttumattomia todellisia tai abstrakteja kappaleita, joihin se liittyy (katso), ja kello levossa tietyssä koordinaattijärjestelmässä. Tällainen järjestelmä mahdollistaa tutkittavan kehon sijainnin tai liikkeen määrittämisen suhteessa siihen (miljoonaa... ... Suuri ammattikorkeakoulun tietosanakirja

viitekehys-- [A.S. Goldberg. Englanti-venäläinen energiasanakirja. 2006] Energia-aiheet yleisessä EN-viitejärjestelmässä ... Teknisen kääntäjän opas

Mekaniikassa joukko kehoon liittyviä koordinaattijärjestelmiä ja kelloja, joiden suhteen joidenkin muiden aineellisten pisteiden tai kappaleiden liikettä (tai tasapainoa) tutkitaan. Kaikki liike on suhteellista, ja kehon liike...... Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja

viitekehys- atskaitos sistemos statusas T ala fizika atitikmenys: engl. viitekehys; viitejärjestelmä vok. Bezugssystem, n rus. viitekehys, f pranc. système de référence, m … Fizikos terminų žodynas

viitekehys- Koordinaatisto, joka liittyy jäykkään kappaleeseen (kappaleisiin), jonka suhteen määräytyy muiden kappaleiden (tai mekaanisten järjestelmien) sijainti eri ajankohtina... Ammattikorkeakoulun terminologinen selittävä sanakirja

Mekaniikassa joukko koordinaattijärjestelmiä ja synkronoituja kelloja, jotka liittyvät kappaleeseen, jonka suhteen joidenkin muiden aineellisten pisteiden tai kappaleiden liikettä (tai tasapainoa) tutkitaan. Dynamiikkaongelmissa hallitseva rooli on... ... tietosanakirja

Todellinen tai kuvitteellinen jäykkä kappale, johon on kytketty koordinaattijärjestelmä, joka on varustettu kellolla ja jota käytetään määrittämään tutkittavien fyysisten kohteiden sijainti avaruudessa. erityyppisiä esineitä (hiukkasia, kappaleita jne.). hetkiä ajassa. Usein S. o. ymmärtää...... Suuri tietosanakirja polytekninen sanakirja

Mekaniikassa joukko koordinaattijärjestelmiä ja synkronointi. vartaloon liittyvät kellot rommiin liittyen tutkitaan k.n:n liikettä (tai tasapainoa). muita aineellisia pisteitä tai kappaleita. Dynaamisissa ongelmissa inertialla on hallitseva rooli... ... Luonnontiede. tietosanakirja

Viitekehys- – ulkoinen konteksti, jossa tietty tapahtuma tapahtuu ja näin ollen suhteessa johon sitä tulkitaan tai arvioidaan. Tällainen konteksti voisi olla esimerkiksi sosiaalinen tilanne, jossa yksilö toimii: Yhdessä tilanteessa... ... Ensyklopedinen psykologian ja pedagogiikan sanakirja

Inertiaalinen viitejärjestelmä- vertailujärjestelmä, jossa hitauslaki pätee: aineellinen piste, kun siihen ei vaikuta voimia (tai keskenään tasapainotetut voimat), on lepotilassa tai tasaisessa lineaarisessa liikkeessä. Mikä tahansa järjestelmä...... Modernin luonnontieteen käsitteet. Perustermien sanasto