Движение тела в неинерциальных системах отсчета. Теорема Кориолиса. Силы инерции

Неинерциальные системы отсчета (НСО) −системы отсчета, для которых не выполняется первый закон Ньютона (системы отсчета, которые движутся с ускорением относительно любой инерциальной системы отсчета).

При описании движения материальной точки (тела) в неинерциальной системе отсчета наряду с реально действующими на тело силами рассматриваются силы инерции. Все силы инерции имеют следующие общие свойства:

1. Они обусловлены не взаимодействием тел, а свойствами самих неинерциальных систем отсчета. Поэтому на силы инерции третий закон Ньютона не распространяется.

2. Существуют только в неинерциальных системах отсчета.

3. Все силы инерции, подобно силам тяготения, пропорциональны массе тела.

Основное уравнение динамики в неинерциальных системах отсчета , где − масса тела; − ускорение тело в неинерциальной системе отсчета ; − постоянная угловая скорость, с которой вращается неинерциальная система вокруг оси, перемещающейся поступательно с ускорением относительно инерциальной системы ; − оставляющая радиус-вектора, перпендикулярная оси вращении и характеризующая положение частицы относительно этой оси; − скорость тела относительно неинерциальной системы .

Поступательная сила инерции, обусловленная поступательным движением неинерциальной системы отсчета с ускорением : .

Центробежная сила инерции − сила инерции, действующая на тело (материальную точку), находящееся во вращающейся системе отсчета, и равная: ; модуль (величина) центробежной силы инерции рассчитывается по формуле: , где − масса тела; − угловая скорость вращения системы; − расстояние от оси вращения до тела. Направление вектора центробежной силы инерции всегда по от оси вращения.

Сила Кориолиса −сила инерции, действующая на тело (материальную точку), движущееся со скоростью относительно вращающейся системы отсчета, и равная: ; модуль (величина) силы Кориолиса рассчитывается по формуле: , где − масса тела; − угловая скорость вращения системы; − скорость тела относительно вращающейся системы отсчета; − угол между векторами и . Направление вектора силы Кориолиса определяется по векторному произведению.