En icke-tröghetsreferensram (NRS) är en referensram som rör sig med acceleration i förhållande till den tröga [1] . De enklaste NSO:erna är system som rör sig med accelererad rätlinjig rörelse och roterande system. Mer komplexa alternativ är kombinationer av de två namngivna.
Newtons andra lag är formulerad för tröghetssystem. För att rörelseekvationen för en materialpunkt i en icke-tröghetsreferensram ska sammanfalla i form med ekvationen för Newtons andra lag, förutom de "vanliga" krafterna som verkar i tröghetsramar, introduceras tröghetskrafter ( mer precis, Eulers tröghetskrafter ) [2] [3] .
Eftersom det i princip inte kan finnas några slutna system av kroppar i NSO (accelererande krafter är alltid yttre krafter för vilken kropp som helst i systemet), uppfylls inte lagarna för bevarande av momentum, rörelsemängd och energi i dem [4] .
Klassisk mekanik postulerar följande två principer:
Dessa två principer gör det möjligt att skriva ner rörelseekvationen för en materiell punkt med avseende på vilken icke-tröghetsreferensram som helst där Newtons första lag inte gäller .
Rörelseekvationen för en materialpunkt i en icke-tröghetsreferensram kan representeras som [5] :
,eller utökat:
,var är kroppens massa , , är kroppens acceleration och hastighet i förhållande till den icke-tröghetsreferensramen, är summan av alla yttre krafter som verkar på kroppen, är kroppens bärbara acceleration , är Coriolis kroppens acceleration , är vinkelhastigheten för rotationsrörelsen för den icke-tröghetsreferensramen runt den momentana axeln som passerar genom koordinaternas ursprung, - rörelsehastigheten för utgångspunkten för koordinaterna för en icke-tröghetsreferensram relativt till någon tröghetsreferensram.
Denna ekvation kan skrivas i den välbekanta formen av Newtons andra lag genom att introducera tröghetskrafterna :
I icke-tröghetsreferensramar uppstår tröghetskrafter. Uppkomsten av dessa krafter är ett tecken på ett icke-tröghetsreferenssystem [6] .
Enligt principen om likvärdighet mellan tyngdkrafterna och tröghetskrafterna är det lokalt omöjligt att urskilja vilken kraft som verkar på en given kropp - gravitationskraften eller tröghetskraften . Samtidigt, på grund av krökningen av rum-tiden i dess ändliga region, är det omöjligt att eliminera tidvattenkrafterna från gravitationen genom att byta till vilket referenssystem som helst (se geodetisk avvikelse ). I denna mening finns det inga globala och till och med ändliga tröghetsreferensramar i den allmänna relativitetsteorin, det vill säga alla referensramar är icke-tröghetsmässiga.
År 1976 visade William Unruh , med hjälp av kvantfältteorins metoder, att i icke-tröghetsreferensramar uppstår termisk strålning med en temperatur lika med
,var är accelerationen för referensramen [7] . Unruh-effekten saknas i tröghetsreferensramar ( ). Unruh-effekten leder också till att protoner i icke-tröghetsreferensramar får en ändlig livslängd - möjligheten för dess inversa beta-sönderfall till en neutron, positron och neutrino öppnar sig [8] [9] [10] . Samtidigt har denna Unruh-strålning egenskaper som inte riktigt sammanfaller med vanlig termisk strålning, till exempel beter sig ett accelererat kvantmekaniskt detektorsystem inte nödvändigtvis på samma sätt som det gör i ett termiskt bad [11] .
mekanisk rörelse | |
---|---|
referenssystem | |
Materialpunkt | |
Fysisk kropp | |
kontinuum | |
Relaterade begrepp |