v0.398pre-alpha

Fizyka Teoria Dynamika Siła Bezwładności
Google+

Korepetycje

Znajdź korepetytora!

wtorek, 30 listopada 2010 16:18

Siła Bezwładności

Napisał 
Oceń ten artykuł
(1 Głosuj)

Zgodnie z I zasadą dynamiki Newtona w układach inercjalnych, kiedy siły działające na ciało równoważą się pozostaje ono w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Zupełnie odmienna sytuacja zachodzi w układach nieinercjalnych, gdzie ciało przyśpiesza za sprawą przyspieszenia układu, choć nie działają na nie żadne niezrównoważone siły. Gdy układ przekazuje cialu swoje przyśpieszenie pojawia się siła kontrreakcji zwana właśnie bezwładnością. Stąd jej zwrot przeciwny jest do zwrotu przyśpieszenia układu.

Bezwładność ciał jest to ich zdolność do przeciwstawiania się wszelkim zmianom ruchu.

\vec {F_b} = - m \cdot \vec a

gdzie:

  • \vec {F_b} - siła bezwładności
  •  \vec a - przyśpieszenie układu
  • m - masa ciała

Wzór ten uwzględznia zwrot siły bezwładności.

Podróż windą

Dobrym przykładem ilustrującym występowanie siły bezwładności jest podróż windą. Kiedy rusza do góry z dużym przyspieszeniem czujemy się wbijani w podłogę. Z kolei gdy gwałtownie hamuje, że zaraz wzlecimy w powietrze. Podobnie jest ze zjeżdżaniem na dół. Kiedy winda zaczyna opadać, czujemy się unoszeni, zaś kiedy hamuje na dole, że "coś przyciska nas do podłogi". Dzieje się tak za sprawą działającej na nas siły bezwładności.

Analizując dane przykłady zastanówmy się jak zależy zwrot siły bezwładności od zwrotu przyspieszenia i prędkości.

W przypadku jazdy w górę:

  • winda rusza - wektor przyspieszenia (ruch przyśpieszony) oraz prędkości windy skierowane ku górze, wektor bezwładności ku dołowi ("wbijanie w ziemię")
  • winda hamuje - wektor przyśpieszenia windy skierowany ku dołowi (ruch opóźniony), wektor prędkości windy skierowany ku górze (bo winda mimo wszystko jedzie do góry), wektor siły bezwładności ku górze ("odrywamy się od podłogi")

Inertialift.JPG

Na tych dwóch przykładać widać już wyraźnie, że wektor prędkości nie wpływa na zwrot siły bezwładności. Wszak w obu przypadkach skierowany był ku górze, a zwrot siły bezwładności zmieniał się. Jasno dostrzegalny jest za to związek między zwrotem przyspieszenia a zwrotem siły bezwładności.

Siła bezwładności działa przeciwnie do zwrotu przyśpieszenia

W ramach powtórzenia i lepszego zrozumienia zagadnienia spróbuj samodzielnie przeanalizować zwroty prędkości, przyśpieszenia i siły bezwładności podczas jazdy w dól.

Sily pozorne

Jak już mówiliśmy we wstępie siła bezwładności ściśle związana jest z układami nieinercjalnymi - takimi, w których ciało przyśpiesza ponieważ przyśpiesza jego układ.


Gdy stojący samochód gwałtownie zaczyna się poruszać czujemy się wbijani w oparcie fotela. Jednak raz wprawiona w ruch maszyna poruszająca się ruchem jednostajnym nie wywołuje już takich reakcji. Dlaczego? Dzieje się tak ponieważ w pierwszym przypadku znajdujemy się w układzie odniesienia posiadającym własne przyśpieszenie, a co za tym idzie nadającym nam siłę pozorną. Gdy układ przekazuje nam swoje przyśpieszenie pojawia się siła bezwładności - kontrreakcji. Stąd jest ona skierowana przeciwnie do zwrotu przyśpieszenia układu.

Do sił pozornych należy nie tylko bezwładność ale też siły odśrodkowa i dośrodkowa występujące gdy ciało porusza się po łuku. Ruch po okręgu należy do układów nieinercjalnych, gdyż występuje w nim przyśpieszenie dośrodkowe.

 

Efekt Coriolisa

Efekt Coriolisa podobnie jak siła bezwładności działa jedynie w układach nieinercjalnych. Dla obserwatora znajdującego się w obracającym się układzie odniesienia tor ruchu ciał znajdującego się w tym samym układzie jest zakrzywiony. Dzieje się tak za sprawą pozornej siły Corolisa.

Cforces.gif

Pierwsza ramka przedstawia obiekt z perspektywy osoby pozostającej w bezruchu. W drugim przypadku uklad ukazany jest oczyma obserwatora znajdującego się w obracającym się układzie.

Siły w ruchu po okręgu

Działające na ciało poruszające się po łuku siły odśrodkowa i dośrodkowa są siłami bezwładności, więc również należą do sił pozornych. Moglf0905 Fuerza centrífuga.jpg

 

 

  Do zrobienia:
  • ponieważ w układzie nieinercjalnym nie zachodzą Zasady dynamiki Newtona, tym bardziej nasza sztuczna siła bezwładności nie ma już nic wspólnego ze wzorem na siłę (który jest II zasadą dynamiki)
  • można zatem ruch ciał w układach nieinercjalnych opisywać z użyciem siły bezwładności
  • efekt Coriolisa
  • podsumowanie

 

Czytany 9121 razy Ostatnio zmieniany sobota, 30 lipca 2011 14:34
mgr inż. Paweł Troka

Owner & CEO
E-Mail: ptroka@fizyka.dk
PTroka on Google+

Strona: fizyka.dk

Komentarze   

 
-7 #1 Waldemar 2014-05-24 01:10
Jak czytam negatywne wywody dotyczce Boga co niektorych majacych wszak szczypte zaczerpnietej wiedzy jestem zazenowany prostota ich rozumowania. Czlowieczenstwo Siy wyzszej potrzebne bylo i nadal jest dla uproszczenia odbioru przekazywania wartoci pozytywnych ukierunkowanych dla przecietnego odbiorcy w danej epoce. Tym bardziej dziwi mnie postrzeganie ludzkiego obrazu boga przez ponoc wyksztalcona grupe mlodych ludzi a do tego jeszcze negacja iteligentnej energii - bo jak sadze ta nazwa powinna bardziej pasowac w tej dziwnej dyskusji - nie jest tak oczywista, gdyz wielu naukowcow zatrzymujac siena koncu przed niewyjasnionym rozklada rece i swoj umysl w bezradnosci. Proponuje tym mlodym krnabrnym umyslom wirtualnie wzniesc sie nad ziemie, opuscic uklad sloneczny , droge mleczna i grupe najblizszych galaktyk wraz z nasza nastepnie przez wirtualna lornetke dostrzec na ziemi podskakujaca jednostke ludzka negujaca wszystko czego nie jest w stanie zrozumiec.
Cytować | Zgłoś administratorowi
 

Dodaj komentarz


3a - 2b = ? Dane: a=2 b=4.

| Jeżeli w zasobach naszego serwisu nie znalazłeś tego czego szukałeś prosimy napisz do nas na e-mail: sugestie@fizyka.dk a my uzupełnimy te braki |

| Copyright © 2010-2015 by Fizyka Dla Każdego - http://fizyka.dk | All Rights Reserved. Kopiowanie treści bez pisemnego zezwolenia zabronione. |
| Polityka prywatności | Regulamin serwisu |

Valid XHTML 1.0 Transitional Poprawny CSS! [Valid Atom 1.0]