Filosof kuno mencoba memahami esensi gerakan, untuk mengungkapkan pengaruh bintang dan Matahari pada seseorang. Selain itu, orang selalu berusaha mengidentifikasi gaya-gaya yang bekerja pada suatu titik material dalam proses pergerakannya, serta pada saat diam.
Aristoteles percaya bahwa tanpa adanya gerakan, tubuh tidak terpengaruh oleh kekuatan apa pun. Mari kita coba cari tahu kerangka acuan mana yang disebut inersia, berikut akan kami berikan contohnya.
Keadaan istirahat
Dalam kehidupan sehari-hari sulit untuk mendeteksi kondisi seperti itu. Di hampir semua jenis gerakan mekanis, kehadiran gaya asing diasumsikan. Alasannya adalah gaya gesekan, yang tidak memungkinkan banyak benda meninggalkan posisi semula, meninggalkan keadaan diam.
Mempertimbangkan contoh sistem referensi inersia, kami mencatat bahwa semuanya sesuai dengan hukum 1 Newton. Hanya setelah penemuannya, hal itu mungkin untuk menjelaskan keadaan diam, untuk menunjukkan gaya yang bekerja dalam keadaan ini pada tubuh.
Rumusan Hukum 1 Newton
Dalam interpretasi modern, ia menjelaskan keberadaan sistem koordinat, relatif yang dapat dipertimbangkan untuk tidak adanya gaya eksternal yang bekerja pada titik material. Dari sudut pandang Newton, sistem referensi disebut inersia, yang memungkinkan kita untuk mempertimbangkan kekekalan kecepatan benda dalam waktu yang lama.
Definisi
Kerangka acuan mana yang inersia? Contohnya dipelajari di mata kuliah fisika sekolah. Sistem referensi inersia dianggap sebagai sistem dimana titik material bergerak dengan kecepatan konstan. Newton mengklarifikasi bahwa setiap benda dapat berada dalam keadaan yang sama selama tidak diperlukan gaya yang dapat mengubah keadaan tersebut.
Pada kenyataannya, hukum inersia tidak terpenuhi dalam semua kasus. Menganalisis contoh kerangka acuan inersia dan non-inersia, pertimbangkan seseorang yang memegang pegangan tangan di dalam kendaraan yang bergerak. Saat mobil mengerem dengan tajam, seseorang secara otomatis bergerak relatif terhadap kendaraan, meskipun tidak ada gaya eksternal.
Ternyata tidak semua contoh kerangka acuan inersia sesuai dengan rumusan hukum 1 Newton. Untuk memperjelas hukum inersia, definisi yang disempurnakan dari sistem referensi diperkenalkan di mana hal itu terpenuhi dengan sempurna.
Jenis sistem referensi
Sistem referensi apa yang disebut inersia? Ini akan segera menjadi jelas. "Berikan contoh sistem referensi inersia di mana hukum 1 Newton terpenuhi" -tugas serupa ditawarkan kepada anak-anak sekolah yang telah memilih fisika sebagai ujian di kelas sembilan. Untuk mengatasi tugas tersebut, perlu memiliki gagasan tentang kerangka acuan inersia dan non-inersia.
Inersia melibatkan pelestarian istirahat atau gerakan lurus seragam tubuh selama tubuh dalam isolasi. Tubuh "terisolasi" adalah tubuh yang tidak terhubung, tidak berinteraksi, saling menjauh.
Mari kita perhatikan beberapa contoh kerangka acuan inersia. Dengan asumsi bintang di galaksi sebagai kerangka acuan, bukan bus yang bergerak, penerapan hukum inersia untuk penumpang yang berpegangan pada rel akan sempurna.
Saat pengereman, kendaraan ini akan terus bergerak lurus secara merata hingga terkena benda lain.
Contoh kerangka acuan inersia apa yang dapat Anda berikan? Mereka seharusnya tidak memiliki hubungan dengan tubuh yang dianalisis, mempengaruhi kelembamannya.
Untuk sistem seperti itulah hukum 1 Newton terpenuhi. Dalam kehidupan nyata, sulit untuk mempertimbangkan pergerakan tubuh relatif terhadap kerangka acuan inersia. Mustahil untuk mencapai bintang yang jauh untuk melakukan eksperimen terestrial darinya.
Bumi diterima sebagai sistem referensi bersyarat, terlepas dari kenyataan bahwa itu terkait dengan objek yang ditempatkan di atasnya.
Dimungkinkan untuk menghitung percepatan dalam kerangka acuan inersia jika kita mempertimbangkan permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Dalam fisika, tidak ada catatan matematika tentang hukum 1 Newton, tetapi dialah yang menjadi dasar untukderivasi dari banyak definisi dan istilah fisik.
Contoh kerangka acuan inersia
Siswa sekolah terkadang kesulitan memahami fenomena fisika. Siswa kelas sembilan ditawari tugas dengan konten berikut: “Kerangka referensi apa yang disebut inersia? Berikan contoh sistem seperti itu. Asumsikan kereta yang membawa bola mula-mula bergerak pada bidang datar dengan kecepatan tetap. Kemudian ia bergerak di sepanjang pasir, sebagai hasilnya, bola menjadi gerakan yang dipercepat, meskipun faktanya tidak ada gaya lain yang bekerja padanya (efek totalnya nol).
Inti dari apa yang terjadi dapat dijelaskan dengan fakta bahwa saat bergerak di permukaan berpasir, sistem berhenti menjadi inersia, ia memiliki kecepatan konstan. Contoh kerangka acuan inersia dan non-inersia menunjukkan bahwa transisinya terjadi dalam jangka waktu tertentu.
Saat tubuh berakselerasi, akselerasinya bernilai positif, dan saat pengereman, angka ini menjadi negatif.
Gerakan lengkung
Relatif terhadap bintang dan Matahari, pergerakan Bumi dilakukan sepanjang lintasan lengkung, yang berbentuk elips. Kerangka acuan itu, di mana pusatnya sejajar dengan Matahari, dan sumbunya diarahkan ke bintang-bintang tertentu, akan dianggap inersia.
Perhatikan bahwa setiap kerangka acuan yang akan bergerak dalam garis lurus dan relatif seragam terhadap heliosentrissistem adalah inersia. Gerakan lengkung dilakukan dengan beberapa percepatan.
Mengingat fakta bahwa Bumi bergerak di sekitar porosnya, kerangka acuan, yang terkait dengan permukaannya, relatif terhadap gerakan heliosentris dengan beberapa percepatan. Dalam situasi seperti itu, kita dapat menyimpulkan bahwa kerangka acuan, yang terhubung dengan permukaan bumi, bergerak dengan percepatan relatif terhadap heliosentris, sehingga tidak dapat dianggap inersia. Tetapi nilai percepatan sistem semacam itu sangat kecil sehingga dalam banyak kasus hal itu secara signifikan mempengaruhi spesifikasi fenomena mekanik yang dianggap relatif terhadapnya.
Untuk memecahkan masalah praktis yang bersifat teknis, biasanya dianggap sebagai kerangka acuan inersia yang secara kaku terhubung dengan permukaan bumi.
Relativitas Galilea
Semua kerangka acuan inersia memiliki sifat penting, yang dijelaskan oleh prinsip relativitas. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa setiap fenomena mekanis di bawah kondisi awal yang sama dilakukan dengan cara yang sama, terlepas dari kerangka acuan yang dipilih.
Kesetaraan ISO menurut prinsip relativitas dinyatakan dalam ketentuan berikut:
- Dalam sistem seperti itu, hukum mekanika adalah sama, sehingga persamaan apa pun yang dijelaskan olehnya, dinyatakan dalam koordinat dan waktu, tetap tidak berubah.
- Hasil eksperimen mekanik yang sedang berlangsung memungkinkan untuk menentukan apakah kerangka acuan akan diam, atau apakah itu membuatgerak lurus beraturan. Sistem apa pun secara kondisional dapat dikenali sebagai stasioner jika sistem lainnya pada saat yang sama bergerak relatif terhadapnya dengan kecepatan tertentu.
- Persamaan mekanika tetap tidak berubah sehubungan dengan transformasi koordinat dalam kasus transisi dari satu sistem ke sistem lainnya. Anda dapat menggambarkan fenomena yang sama dalam sistem yang berbeda, tetapi sifat fisiknya tidak akan berubah.
Pemecahan masalah
Contoh pertama.
Tentukan apakah kerangka acuan inersia adalah: a) satelit buatan Bumi; b) atraksi anak-anak.
Jawab. Dalam kasus pertama, tidak ada pertanyaan tentang sistem referensi inersia, karena satelit bergerak di orbit di bawah pengaruh gaya gravitasi, oleh karena itu, gerakan terjadi dengan beberapa percepatan.
Atraksi juga tidak dapat dianggap sebagai sistem inersia, karena gerakan rotasinya terjadi dengan beberapa percepatan.
Contoh kedua.
Sistem pelaporan terhubung erat dengan lift. Dalam situasi apa itu bisa disebut inersia? Jika lift: a) jatuh; b) bergerak secara merata ke atas; c) naik dengan cepat d) merata ke bawah.
Jawab. a) Pada jatuh bebas, percepatan muncul, sehingga kerangka acuan yang terkait dengan lift tidak akan inersia.
b) Dengan gerakan lift yang seragam, sistemnya inersia.
c) Saat bergerak dengan beberapa percepatan, kerangka acuan dianggap inersia.
d) Lift bergerak lambat, memiliki percepatan negatif, jadi Anda tidak bisapanggil kerangka acuan inersia.
Kesimpulan
Sepanjang keberadaannya, umat manusia berusaha memahami fenomena yang terjadi di alam. Upaya untuk menjelaskan relativitas gerak dilakukan oleh Galileo Galilei. Isaac Newton berhasil menurunkan hukum inersia, yang mulai digunakan sebagai postulat utama dalam perhitungan dalam mekanika.
Saat ini, sistem pendeteksi posisi tubuh mencakup tubuh, perangkat untuk menentukan waktu, serta sistem koordinat. Tergantung pada apakah benda tersebut bergerak atau diam, dimungkinkan untuk mengkarakterisasi posisi objek tertentu dalam periode waktu yang diinginkan.
