A. Явления в НИСО

Явления, наблюдаемые в неинерциальных системах отсчета

При описании поступательного движения тела в неинерциальной системе отсчета (НСО), движущейся поступательно, вводится сила инерции \(~\vec F_1 = -m \vec a_{H.C}\), где \(~\vec a_{H.C}\) — ускорение самой НСО относительно какой-то инерциальной системы отсчета.

Рассмотрим пример с шаром массой m, находящимся на гладком полу вагонетки и прикрепленным к ее передней стенке пружиной (рис. 1).

Рис. 1

На рисунке 2 система хОу — неподвижная инерциальная система отсчета, а х’О’у’ — неинерциальная система отсчета, связанная с вагонеткой.

Рис. 2

При движении вагонетки с ускорением \(~\vec a_{H.C}\) относительно хОу пружина растянется на Δl, положение шара в начале движения относительно вагонетки изменится по сравнению с его положением при a_H.C = 0, а далее относительно вагонетки он будет неподвижен.

При отсутствии трения \(~m \vec g + \vec N_p + \vec F_i + \vec F_{ynp} = 0\), где \(~m \vec g\) — сила тяжести, \(~\vec N_p\) — сила реакции пола, \(~\vec F_{ynp}\) — сила упругости со стороны растянутой пружины, \(~\vec F_i\) — сила инерции.

В проекциях на оси Оу и Ox: имеем: mg = N_p; F_i = F_ynp. Так как модуль F_ynp = kΔl, то F_i может быть измерена по растяжению пружины.

Движение шара вместе с вагонеткой относительно инерциальной системы хОу описывается вторым законом Ньютона\[~m \vec g + \vec N_p + \vec F_{ynp} = m \vec a_{H.C}\], или в проекции F_ynp = ma_H.C.

Тогда F_i = ma_H.C, а с учетом направлений \(~\vec F_{i} = - m \vec a_{H.C}\).

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 47.