Приклади сил інерції

1. Сили інерції при прискореному поступальному русі систем відліку.

На дні кабіни ліфту знаходиться деяке тіло (рис.1.16).

Нехай ліфт опускається вниз з прискоренням . Система відліку зв’язану з поверхнею Землі, нехтуючи її добовим обертанням, будемо вважати інерціальною. За другим законом Ньютона

. (1.78)

Система відліку зв’язану з ліфтом є неінерціальною. В системі тіло

перебуває в стані спокою, тобто . Згідно (1.77)

. (1.79)

Із порівняння (1.78) і (1.79) маємо, що .

В проекції на вісь рівняння дає Вага тіла чисельно дорівнює . Тоді

.

Якщо ліфт нерухомий, то і вага тіла . У ліфті, що прискорено опускається вниз, вага тіла частково компенсується силою інерції.

При сила інерції і повністю компенсує вагу тіла . Такий стан називається станом “невагомості”.

1. Відцентрова сила інерції.

Диск рівномірно обертається навколо вертикальної осі з кутовою швидкістю (рис.1.17).

На виділену на ободі диску матеріальну точку з боку інших матеріальних точок діє сила пружності, позначимо її . Система відліку нерухома (інерціальна). За другим законом Ньютона

. (1.80)

Система відліку обертається разом з диском (неінерціальна). Тоді згідно (1.77)

. (1.81)

Порівнюючи (1.80) і (1.81), отримуємо ( – одиничний вектор). Таку силу інерції називають відцентровою.

2. Коріолісова сила інерції.

На тіло, що рухається з швидкістю в обертальній системі відліку, крім відцентрової сили інерції діє ще і коріолісова сила інерції або .

Коріолісова сила інерції проявляє себе при русі тіл на поверхні Землі (наприклад, при русі тіла вздовж меридіану (рис. 1.18)).

Із рис. 1.18 видно, що незалежно від напряму руху тіла (на Пн. або на Пд.), у північній півкулі коріолісова сила інерції напрямлена вправо відносно напряму руху тіла, а у південній півкулі – вліво (напрям знаходиться за правилом правого гвинта).

Дія коріолісової сила інерції приводить до того, що в ріках

північної півкулі більше руйнується правий берег, а в ріках південної півкулі – лівий. Для прикладу можна сказати, що ріка Волга з часів Івана Грозного (XVIст.) змістилася на 8км.

 

Рис. 1.18