Nem inerciális vonatkoztatási rendszer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 19-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A nem inerciális vonatkoztatási rendszer (NRS) az inerciálishoz képest gyorsulással mozgó referenciarendszer [1] . A legegyszerűbb NSO-k gyorsított egyenes vonalú mozgással és forgó rendszerekkel mozgó rendszerek. A bonyolultabb lehetőségek a két nevezett kombináció kombinációi.

Newton második törvénye inerciarendszerekre van megfogalmazva. Ahhoz , hogy egy anyagi pont mozgásegyenlete nem inerciális vonatkoztatási rendszerben formailag egybeessen Newton második törvényének egyenletével, a tehetetlenségi keretekben ható „közönséges” erők mellett tehetetlenségi erőket is bevezetünk ( tovább pontosan az Euler-féle tehetetlenségi erők ) [2] [3] .

Mivel az NSO-ban elvileg nem létezhetnek zárt testrendszerek (a gyorsító erők mindig külső erők a rendszer bármely testére), így az impulzus, a szögimpulzus és az energia megmaradásának törvényei nem teljesülnek bennük [4] .

A klasszikus mechanikában

A klasszikus mechanika a következő két alapelvet feltételezi:

az idő abszolút, azaz bármely két esemény közötti időintervallum minden tetszőlegesen mozgó vonatkoztatási rendszerben azonos;
a tér abszolút, vagyis bármely két anyagi pont távolsága minden tetszőlegesen mozgó vonatkoztatási rendszerben azonos.

Ez a két elv lehetővé teszi egy anyagi pont mozgásegyenletének felírását bármely nem inerciális vonatkoztatási rendszerhez képest, amelyben Newton első törvénye nem áll fenn .

Egy anyagi pont mozgásegyenlete nem inerciális vonatkoztatási rendszerben a következőképpen ábrázolható: [5] :

m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}-m{\vec {a}}_{{e}}-m{\vec {a}}_{{k}}

vagy bővítve:

m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}+2m\left[{\vec {v}}_{r}\times {\vec {\omega }}\jobbra]- m{\frac {d{\vec {v_{0}}}}{dt}}+m\omega ^{2}{\vec {r}}_({\perp }}-m\left[{\ frac {d{\vec {\omega }}}{dt}}\times {\vec {r}}\right]

ahol a test tömege , , a test gyorsulása és sebessége a nem inerciális vonatkoztatási rendszerhez képest, a testre ható összes külső erő összege, a test hordozható gyorsulása , a Coriolis a test gyorsulása , a nem inerciális vonatkoztatási rendszer koordináták kezdőpontján átmenő pillanatnyi tengely körüli forgási szögsebessége, - nem inerciális vonatkoztatási rendszer koordinátáinak origójának relatív mozgási sebessége bármely inerciális vonatkoztatási rendszerhez. $\m$ $\ {\vec {a}}_{r}$ ${\vec {v}}_{r}$ $\ {\vec {F}}$ $\ {\vec {a}}_{e}$ $\ {\vec {a}}_{k}$ $\omega$ ${\vec {v_{0))}$

Ez az egyenlet Newton második törvényének ismert formájában írható fel a tehetetlenségi erők bevezetésével :

${\vec {F}}_{e}=-m{\vec {a}}_{e}$ - hordozható tehetetlenségi erő
${\vec {F}}_{k}=-m{\vec {a}}_{k}$ - Coriolis erő

A nem inerciális vonatkoztatási rendszerekben tehetetlenségi erők keletkeznek. Ezen erők megjelenése a nem inerciális vonatkoztatási rendszer jele [6] .

Az általános relativitáselméletben

A gravitációs és tehetetlenségi erők egyenértékűségének elve szerint lokálisan lehetetlen megkülönböztetni, hogy egy adott testre melyik erő hat – a gravitációs erő vagy a tehetetlenségi erő . Ugyanakkor a téridő görbülete miatt a véges tartományában lehetetlen bármilyen vonatkoztatási rendszerre váltással megszüntetni az árapály gravitációs erőket (lásd geodéziai eltérés ). Ebben az értelemben az általános relativitáselméletben nincsenek globális, sőt véges inerciális vonatkoztatási rendszerek, vagyis minden vonatkoztatási rendszer nem inerciális.

A kvantumelméletben

William Unruh 1976-ban a kvantumtérelmélet módszereivel kimutatta, hogy a nem inerciális referenciakeretekben a hősugárzás hőmérséklete egyenlő

T_{u}={\frac {\hbar a}{2\pi kc))

ahol a vonatkoztatási rendszer gyorsulása [7] . Az Unruh-effektus hiányzik az inerciális vonatkoztatási rendszerekben ( ). Az Unruh-effektus azt is eredményezi, hogy a nem inerciális referenciakeretekben a protonok véges élettartamra tesznek szert – megnyílik annak a lehetősége, hogy inverz béta-bomlása neutronná, pozitronná és neutrínóvá [8] [9] [10] . Ugyanakkor ennek az Unruh-sugárzásnak vannak olyan tulajdonságai, amelyek nem teljesen esnek egybe a közönséges hősugárzással, például egy gyorsított kvantummechanikai detektorrendszer nem feltétlenül viselkedik úgy, mint a termálfürdőben [11] . $a$ $a=0$

Jegyzetek

↑ Matvejev A. N. A mechanika és a relativitáselmélet. — M.: ONIKS, 2003. — 432 p. — ISBN 5-329-00742-9 [Ch. 14. cikk, 63. §].
↑ Saveljev IV . Általános fizika tanfolyam. T. 1. Mechanika. Molekuláris fizika. - M .: Nauka, 1987. - S. 118-119.
↑ Landsberg G.S. Alapfokú fizikatankönyv. 1. kötet. Mechanika. Hő. Molekuláris fizika. - M .: Nauka, 1975. - C. 292
↑ Yavorsky B. M. , Detlaf A. A. Physics kézikönyv. - M., Nauka, 1990. - p. 86
↑ Sivukhin D.V. 64. §. Tehetetlenségi erők a referenciarendszer tetszőleges gyorsított mozgásához // A fizika általános kurzusa. - M . : Tudomány , 1979. - T. I. Mechanika. - S. 337-347. — 520 s.
↑ Loitsyansky L. G., Lurie A. I. Elméleti mechanika tanfolyam. 2. kötet Dynamics (Science 1983) oldal 443: „a nem inerciális rendszerekben további különleges erők keletkeznek, az úgynevezett tehetetlenségi erők; ezeknek az erőknek a megjelenése a nem inerciális vonatkoztatási rendszer jele”.
↑ LCB Crispino, A. Higuchi, GEA Matsas "Az Unruh-effektus és alkalmazásai" Reviews of Modern Physics. 2008. 80. évf. 3. sz. P.787-838. ( arxiv=0710.5373 Archiválva : 2016. február 4. a Wayback Machine -nél
↑ R. Mueller, Decay of accelerated particles , Phys. Fordulat. D 56 , 953-960 (1997) preprint Archiválva : 2016. június 2., a Wayback Machine -nél .
↑ DAT Vanzella és GEA Matsas, A gyorsított protonok bomlása és a Fulling-Davies-Unruh effektus létezése , Phys. Fordulat. Lett. 87 , 151301 (2001) preprint Archiválva : 2018. április 18. a Wayback Machine -nél .
↑ H. Suzuki és K. Yamada, Analytic Evaluation of the Decay Rate for Accelerated Proton , Phys. Fordulat. D 67 , 065002 (2003) preprint Archiválva : 2016. június 3. a Wayback Machine -nél .
↑ Belinsky V. A., Karnakov B. M., Mur V. D., Narozhny N. B. // JETP Letters, 1997. V. 65. P. 861.

Irodalom

Yavorsky B. M., Detlaf A. A. A fizika kézikönyve. 2. kiadás, átdolgozva. M.: Nauka, 1985. 512 p.

mechanikus mozgás
referenciarendszer	inerciális vonatkoztatási rendszer Nem inerciális vonatkoztatási rendszer Összetett mozgás A relativitás elve
Anyagi pont	Egységes mozgás Egyenes vonalú mozgás Mozgásegyenlet Mozgásegyenletek nem inerciális vonatkoztatási rendszerben Pálya (útvonal) mozgó Sebesség Gyorsulás ( centripetális gyorsulás érintőleges gyorsulás ) gondolatjel
Fizikai test	transzlációs mozgás Sík-párhuzamos mozgás ( Párhuzamos fordítás ) Gömb alakú mozgás ( Forgó mozgás Körkörös mozgás Precesszió nutáció )
folytonosság	lamináris áramlás turbulens áramlás
Kapcsolódó fogalmak	Sebesség terv A vonat vontatása Hat szabadsági fok