ДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕОРЕМА КОРИОЛИСА
ДИНАМИКА ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НЕСВОБОДНОЙ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
ЗАКОНЫ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ ГАЛИЛЕЯ
Рассмотрим свободное падение тела в пустоте (вакууме).
Тело находится над поверхностью земли на расстоянии H, не имея начальной скорости. Тогда дифференциальное уравнение движения в проекции на ось Z:
(проекция сил на ось Z)
т.е.
или
Интегрируя полученное выражение, получаем:
c==Vм=0 ( начальная скорость)
с1= z0=0 (м) начальная координата
т.к. z=H то:
(1)
(2)
Уравнения (1) и (2) выражает законы свободного падения Галилея.
Из (1) очевидно:
- время свободного падения не содержит массы, поэтому в вакууме все тела в независимости от массы имеют одинаковое время падение.
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОЙ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ ГАЛИЛЕЯ
До сих пор мы рассматривали движение несвободной точки по отношению к неподвижной инерциальной системе отсчета, в которой законы динамики выполняются с достаточной точностью, а также система связана с Землей, которую условно считают неподвижной.
Рассмотрим теперь движение несвободной точки по отношению к подвижной системы отсчета и установим основное уравнение динамики относительного движения несвободной материальной точки.
Пусть P – заданная сила, N - динамическая реакция связи. Координаты точки в подвижной системе - . По теореме Кориолиса:
(1)
Если рассмотрим движение точки в подвижной системе, то, как известно из кинематики, точка будет находиться в сложном движении, и если движение подвижной системы не будет поступательным, то ускорение по теореме Кориолиса (абсолютное ускорение) будет представляться
(2),
Подставим уравнение (2) в (1) и, так как нас интересует динамика относительного движения, то в левой части уравнения (1) оставим
Обозначим: - переносная сила инерции
- кориолисова сила инерции
Тогда дифференциальное уравнение относительного движения запишется:
(3)
Таким образом, отмечаем в случае непоступательного переносного движения подвижной системы отсчета относительное движение точки происходит также, как и абсолютное (в соответствии с ) и плюс переносная и кориолисова силы инерций.
Причем: инерционные силы не являются результатом воздействия других тел на точку, а являются следствием наличия движения системы отсчета , которая сообщает точке переносное и кориолисово ускорение, которое в свою очередь провоцируют появление сил инерции.
Формула (3) выражает динамическую теорему Кориолиса.