WikiSort.ru - Не сортированное

Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, движущаяся с ускорением или поворачивающаяся относительно инерциальной. Второй закон Ньютона также не выполняется в неинерциальных системах отсчёта. Для того чтобы уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта по форме совпадало с уравнением второго закона Ньютона, дополнительно к «обычным» силам, действующим в инерциальных системах, вводят силы инерции.

Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчёта. Тем не менее, движение тел в неинерциальных системах отсчёта можно описывать теми же уравнениями движения, что и в инерциальных, если наряду с силами, обусловленными воздействием тел друг на друга, учитывать силы инерции^[1][2]

В классической механике

Классическая механика постулирует следующие два принципа:

1. время абсолютно, то есть промежутки времени между любыми двумя событиями одинаковы во всех произвольно движущихся системах отсчёта;
2. пространство абсолютно, то есть расстояние между двумя любыми материальными точками одинаково во всех произвольно движущихся системах отсчёта.

Эти два принципа позволяют записывать уравнение движения материальной точки относительно любой неинерциальной системы отсчёта, в которой не выполняется первый закон Ньютона.

Уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта может быть представлено в виде^[3]:

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

или в развёрнутом виде:

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

где ${\displaystyle \ m}$  — масса тела, ${\displaystyle \ {\vec {a}}_{r}}$ , ${\displaystyle {\vec {v}}_{r}}$  — ускорение и скорость тела относительно неинерциальной системы отсчёта, ${\displaystyle \ {\vec {F}}}$  — сумма всех внешних сил, действующих на тело, ${\displaystyle \ {\vec {a}}_{e}}$  — переносное ускорение тела, ${\displaystyle \ {\vec {a}}_{k}}$  — кориолисово ускорение тела, ${\displaystyle \omega }$  — угловая скорость вращательного движения неинерциальной системы отсчёта вокруг мгновенной оси, проходящей через начало координат, ${\displaystyle {\vec {v_{0}}}}$  — скорость движения начала координат неинерциальной системы отсчёта относительно какой-либо инерциальной системы отсчёта.

Это уравнение может быть записано в привычной форме второго закона Ньютона, если ввести силы инерции:

• ${\displaystyle {\vec {F}}_{e}=-m{\vec {a}}_{e}}$  — переносная сила инерции
• ${\displaystyle {\vec {F}}_{k}=-m{\vec {a}}_{k}}$  — сила Кориолиса

В неинерциальных системах отсчета возникают силы инерции. Появление этих сил является признаком неинерциальности системы отсчета.^[4]

В общей теории относительности

Согласно принципу эквивалентности сил гравитации и инерции локально невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная сила или сила инерции. В то же время из-за кривизны пространства-времени в конечной его области невозможно устранение приливных сил гравитации переходом ни к какой системе отсчёта (см. девиация геодезических). В этом смысле глобальные и даже конечные инерциальные системы отсчёта в общей теории относительности в общем случае отсутствуют, то есть все системы отсчёта являются неинерциальными.

В квантовой теории

В 1976 году Уильям Унру, используя методы квантовой теории поля показал, что в неинерциальных системах отсчета возникает тепловое излучение с температурой, равной

${\displaystyle T_{u}={\frac {\hbar a}{2\pi kc}}}$ ,

где ${\displaystyle a}$  — ускорение системы отсчета^[5]. Эффект Унру отсутствует в инерциальных системах отсчёта (${\displaystyle a=0}$ ). Эффект Унру также приводит к тому, что в неинерциальных системах отсчета протоны приобретают конечное время жизни — открывается возможность его обратного бета-распада на нейтрон, позитрон и нейтрино.^[6][7][8] В то же время это излучение Унру имеет свойства, не вполне совпадающие с обычным тепловым, например, ускоряемая квантовомеханическая система-детектор не обязательно ведёт себя так же, как находящаяся в тепловой бане.^[9]

Примечания

Литература

• Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. 2-ое изд., перераб. М.: Наука, 1985. 512 с.

Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Для улучшения этой статьи желательно: Викифицировать список литературы. Добавить иллюстрации. Проставив сноски, внести более точные указания на источники.