Tröghetsreferensram

Tröghetsreferensram (ISO) är en referensram där alla fria kroppar rör sig rätlinjigt och likformigt eller är i vila [1] [2] . Förekomsten av system som har denna egenskap postuleras av Newtons första lag . En likvärdig definition, lämplig för användning i teoretisk mekanik , låter [3] : "Tröghetsreferensram kallas, i förhållande till vilken rymden är homogen och isotropisk , och tiden  är homogen ". Experimentella fakta vittnar om närvaron av system nära ISO med övertygande noggrannhet.

Newtons andra och tredje lag, liksom andra dynamikaxiom inom klassisk mekanik , är formulerade i relation till tröghetsreferensramar [4] . I enlighet med den starka principen om ekvivalens av gravitations- och tröghetskrafter tillhör även korrekt valda lokalt tröghetskoordinatsystem till tröghetsreferensramar [5] .

Termen "tröghetssystem" ( tyska:  Inertialsystem ) föreslogs 1885 av Ludwig Lange och betydde ett koordinatsystem där Newtons lagar är giltiga . Som tänkt av Lange skulle denna term ersätta begreppet absolut rymd , utsatt för förödande kritik under denna period. Med tillkomsten av relativitetsteorin generaliserades begreppet till "tröghetsreferensram".

Egenskaper för tröghetsreferensramar

Varje referensram som rör sig enhetligt, rätlinjigt och utan rotation i förhållande till IFR är också en IFR. Enligt relativitetsprincipen är alla IFR lika, och alla fysikens lagar är oföränderliga med avseende på övergången från en IFR till en annan [6] . Detta innebär att manifestationerna av fysikens lagar i dem ser likadana ut, och protokollen för dessa lagar har samma form i olika ISO.

Antagandet om förekomsten av minst en IFR i ett isotropiskt utrymme leder till slutsatsen att det finns en oändlig uppsättning sådana system som rör sig i förhållande till varandra likformigt, rätlinjigt och translationellt med alla möjliga hastigheter. Om det finns IFR kommer rymden att vara homogen och isotrop, och tiden kommer att vara homogen; enligt Noethers sats kommer homogeniteten i rymden med avseende på skift att ge lagen om bevarande av rörelsemängd , isotropi kommer att leda till bevarande av rörelsemängd , och homogeniteten i tiden kommer att bevara energin hos en rörlig kropp.

Om hastigheterna för den relativa rörelsen för IFR:er som realiseras av verkliga kroppar kan anta vilka värden som helst, utförs kopplingen mellan koordinaterna och tiderna för varje "händelse" i olika IFR:er av galileiska transformationer .

I den speciella relativitetsteorin kan hastigheterna för den relativa rörelsen för IFR realiserade av verkliga kroppar inte överstiga en viss sluthastighet " c " (hastigheten för ljusets utbredning i vakuum), och sambandet mellan koordinaterna och tidsmomenten för alla "händelse" i olika IFR utförs av Lorentz-transformationer [7] .

Anslutning till riktiga referenssystem

Absolut tröghetssystem är en matematisk abstraktion och existerar inte i naturen. Det finns dock referenssystem där den relativa accelerationen av kroppar som är tillräckligt långt från varandra (mätt med Dopplereffekten ) inte överstiger 10 −10 m/s², till exempel ger International Celestial Coordinate System i kombination med Barycentric Dynamic Time ett system där relativa accelerationer inte överstiger 1,5⋅10 −10 m/s² (i nivån 1σ) [8] . Exaktheten i experiment på analys av ankomsttiden för pulser från pulsarer, och snart astrometriska mätningar, är sådan att solsystemets acceleration inom en snar framtid bör mätas när det rör sig i galaxens gravitationsfält, vilket är uppskattat i m/s² [9] .

Med varierande grad av noggrannhet och beroende på användningsområde kan tröghetssystem betraktas som referenssystem associerade med: jorden , solen , fixerad i förhållande till stjärnorna.

Geocentriskt tröghetskoordinatsystem

Användningen av jorden som en ISO, trots dess ungefärliga natur, är utbredd inom navigering . Tröghetskoordinatsystemet, som en del av ISO, är byggt enligt följande algoritm. Som punkt O, ursprunget för koordinater, väljs jordens centrum i enlighet med dess accepterade modell. Z - axeln sammanfaller med jordens rotationsaxel. X- och y -axlarna är i ekvatorialplanet. Det bör noteras att ett sådant system inte deltar i jordens rotation.

Anteckningar

  1. ↑ Sivukhin D.V. Allmän kurs i fysik. - M. , 2005. - T. I. Mekanik. - S. 71.
  2. ↑ "Referenssystemet kallas tröghet , om i förhållande till det någon fri från interaktioner med andra objekt i universum (isolerad) materialpunkt rör sig enhetligt och rätlinjigt." Golubev Yu. F. Grunderna i teoretisk mekanik. - M. : MGU , 2000. - S. 156. - 720 sid. — ISBN 5-211-04244-1 .
  3. ↑ Landau L. D. , Lifshits E. M. Mechanics. - 5:e upplagan, stereotypt. — M .: Fizmatlit , 2004. — 224 sid. - (" Teoretisk fysik ", volym I). - ISBN 5-9221-0055-6 .
  4. ↑ Markeev A.P. Teoretisk mekanik. - M. : CheRO, 1999. - S. 85. - 572 sid.
  5. ↑ Weinberg C. Gravity and cosmology. - M.: Mir, 1975. - S. 81. - 696 sid.
  6. ↑ Tröghetsreferenssystem // Kazakstan. Nationalencyklopedin . - Almaty: Kazakiska uppslagsverk , 2005. - T. II. — ISBN 9965-9746-3-2 .  (CC BY SA 3.0)
  7. ↑ Stora ryska encyklopedin  : [i 35 volymer]  / kap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.
  8. ↑ Nadia L. Zakamska och Scott Tremaine. Restriktioner för solsystemets acceleration från högprecisionstid  //  The Astronomical Journal. - 2005. - Vol. 130 . - P. 1939-1950 . — ISSN 1538-3881 .
  9. ↑ GAIA: Galaxens sammansättning, bildande och utveckling. Resultat av koncept- och teknikstudien. . Hämtad 3 januari 2010. Arkiverad från originalet 9 juli 2009.

Se även

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 mekanisk rörelse
referenssystem
Materialpunkt
Fysisk kropp
kontinuum
Relaterade begrepp