Inerciális vonatkoztatási rendszer

Az inerciális vonatkoztatási rendszer (ISO) olyan vonatkoztatási rendszer, amelyben minden szabad test egyenesen és egyenletesen mozog, vagy nyugalomban van [1] [2] . Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező rendszerek létezését Newton első törvénye feltételezi . Egy ekvivalens, az elméleti mechanikában használható definíció hangzik [3] : "Inerciális referenciakeretet hívnak, amelyhez képest a tér homogén és izotróp , az idő  pedig homogén ". A kísérleti tények meggyőző pontossággal tanúskodnak az ISO-hoz közel álló rendszerek jelenlétéről.

Newton második és harmadik törvénye, valamint a klasszikus mechanikában a dinamika egyéb axiómái az inerciális vonatkoztatási rendszerekkel kapcsolatban fogalmazódnak meg [4] . A gravitációs és tehetetlenségi erők ekvivalenciájának erős elvének megfelelően a megfelelően kiválasztott lokális inerciális koordinátarendszerek is inerciális vonatkoztatási rendszerekhez tartoznak [5] .

Az "inerciarendszer" ( németül:  Inertialsystem ) kifejezést 1885-ben Ludwig Lange javasolta, és olyan koordinátarendszert jelentett, amelyben Newton törvényei érvényesek . Lange elképzelése szerint ez a kifejezés az abszolút tér fogalmát váltotta fel , amely ebben az időszakban pusztító kritikának volt kitéve. A relativitáselmélet megjelenésével a fogalom általánossá vált „tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerre”.

Inerciális vonatkoztatási rendszerek tulajdonságai

Az IFR-hez képest egyenletesen, egyenes vonalúan és forgás nélkül mozgó referenciarendszer is IFR. A relativitás elve szerint minden IFR egyenlő, és a fizika minden törvénye invariáns az egyik IFR-ről a másikra való átmenet tekintetében [6] . Ez azt jelenti, hogy a fizika törvényeinek megnyilvánulásai bennük ugyanúgy néznek ki, és ezeknek a törvényeknek a feljegyzései azonos formájúak a különböző ISO-kban.

Az a feltételezés, hogy legalább egy IFR létezik egy izotróp térben, arra a következtetésre vezet, hogy végtelen számú ilyen rendszer létezik, amelyek egymáshoz képest egyenletesen, egyenesen és transzlációsan mozognak minden lehetséges sebességgel. Ha léteznek IFR-ek, akkor a tér homogén és izotróp, az idő pedig homogén lesz; Noether tétele szerint a tér homogenitása az eltolódásokhoz képest a lendület megmaradásának törvényét adja , az izotrópia a szögimpulzus megmaradásához , az idő homogenitása pedig a mozgó test energiáját fogja megőrizni .

Ha az IFR-ek valós testek által megvalósított relatív mozgásának sebessége bármilyen értéket felvehet, akkor a különböző IFR-ekben bármely "esemény" koordinátái és időpontjai közötti kapcsolatot Galilei transzformációk végzik .

A speciális relativitáselméletben az IFR-ek valós testek által megvalósított relatív mozgásának sebessége nem haladhatja meg a " c " végsebességet (a fény terjedési sebessége vákuumban), és a koordináták és az időpillanatok közötti összefüggést. Az "eseményt" a különböző IFR-ekben Lorentz-transzformációk hajtják végre [7] .

Kapcsolat valós referenciarendszerekkel

Az abszolút inerciális rendszerek matematikai absztrakció , és a természetben nem léteznek. Vannak azonban olyan referenciarendszerek, amelyekben az egymástól kellően távol lévő testek relatív gyorsulása ( Doppler-effektussal mérve ) nem haladja meg a 10–10 m /s² értéket, például a Nemzetközi Égi Koordinátarendszer a Baricentrikus dinamikus idővel kombinálva . olyan rendszer, amelyben a relatív gyorsulások nem haladják meg az 1,5⋅10 −10 m/s² értéket (1σ szinten) [8] . A pulzárokból származó impulzusok érkezési idejének elemzésével és hamarosan az asztrometriai mérésekkel végzett kísérletek pontossága olyan pontos, hogy a közeljövőben meg kell mérni a Naprendszer gyorsulását, ahogyan az a Galaxis gravitációs mezejében mozog. becsült m/s² -ben [9] .

Változó pontossággal és az igénybevételi területtől függően az inerciarendszerek referenciarendszereknek tekinthetők, amelyek a következőkhöz kapcsolódnak: a Föld , a Nap , a csillagokhoz képest rögzített.

Geocentrikus inerciális koordinátarendszer

A Föld ISO-ként való használata, hozzávetőleges jellege ellenére, széles körben elterjedt a navigációban . A tehetetlenségi koordinátarendszer az ISO részeként a következő algoritmus szerint épül fel. Az O pontként, a koordináták origójaként a Föld középpontját választották az elfogadott modellnek megfelelően. A z - tengely egybeesik a Föld forgástengelyével. Az x és y tengely az egyenlítői síkban van. Meg kell jegyezni, hogy egy ilyen rendszer nem vesz részt a Föld forgásában.

Jegyzetek

  1. ↑ Sivukhin D.V. A fizika általános kurzusa. - M. , 2005. - T. I. Mechanika. - S. 71.
  2. ↑ "A vonatkoztatási rendszert inerciálisnak nevezzük , ha hozzá képest az Univerzum más objektumaival való kölcsönhatásoktól mentes (elszigetelt) anyagi pont egyenletesen és egyenes vonalúan mozog." Golubev Yu. F. Az elméleti mechanika alapjai. - M. : MGU , 2000. - S. 156. - 720 p. — ISBN 5-211-04244-1 .
  3. ↑ Landau L. D. , Lifshits E. M. Mechanics. - 5. kiadás, sztereotip. — M .: Fizmatlit , 2004. — 224 p. - (" Elméleti fizika ", I. kötet). - ISBN 5-9221-0055-6 .
  4. ↑ Markeev A. P. Elméleti mechanika. - M. : CheRO, 1999. - S. 85. - 572 p.
  5. ↑ Weinberg C. Gravitáció és kozmológia. - M.: Mir, 1975. - S. 81. - 696 p.
  6. ↑ Inerciális referenciarendszer // Kazahsztán. Nemzeti Enciklopédia . - Almati: Kazah enciklopédiák , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  7. ↑ Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.
  8. ↑ Nadia L. Zakamska és Scott Tremaine. A Naprendszer gyorsulásának korlátozásai a nagy pontosságú időzítésből  //  The Astronomical Journal. - 2005. - 20. évf. 130 . - P. 1939-1950 . — ISSN 1538-3881 .
  9. ↑ GAIA: A galaxis összetétele, kialakulása és evolúciója. A koncepció és technológia tanulmány eredményei. . Letöltve: 2010. január 3. Az eredetiből archiválva : 2009. július 9..

Lásd még

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban
 mechanikus mozgás
referenciarendszer
Anyagi pont
Fizikai test
folytonosság
Kapcsolódó fogalmak