Loading AI tools
система отсчёта, движущаяся с ускорением или поворачивающаяся относительно инерциальной Из Википедии, свободной энциклопедии
Неинерциа́льная систе́ма отсчёта (НСО) — система отсчёта, движущаяся с ускорением относительно инерциальной[1]. Простейшими НСО являются системы, движущиеся ускоренно прямолинейно, и вращающиеся системы. Более сложные варианты являются комбинациями двух названных.
Второй закон Ньютона сформулирован для инерциальных систем. Чтобы уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта по форме совпадало с уравнением второго закона Ньютона, дополнительно к «обычным» силам, действующим в инерциальных системах, вводят силы инерции (точнее, эйлеровы силы инерции)[2][3].
Так как в НСО в принципе не может быть замкнутых систем тел (ускоряющие силы всегда являются внешними силами для любого тела системы), законы сохранения импульса, момента импульса и энергии в них не выполняются[4].
Классическая механика постулирует следующие два принципа:
Эти два принципа позволяют записывать уравнение движения материальной точки относительно любой неинерциальной системы отсчёта, в которой не выполняется первый закон Ньютона.
Уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчёта может быть представлено в виде[5]:
или в развёрнутом виде:
где — масса тела, , — ускорение и скорость тела относительно неинерциальной системы отсчёта, — сумма всех внешних сил, действующих на тело, — переносное ускорение тела, — кориолисово ускорение тела, — угловая скорость вращательного движения неинерциальной системы отсчёта вокруг мгновенной оси, проходящей через начало координат, — скорость движения начала координат неинерциальной системы отсчёта относительно какой-либо инерциальной системы отсчёта.
Это уравнение может быть записано в привычной форме второго закона Ньютона, если ввести силы инерции:
В неинерциальных системах отсчета возникают силы инерции. Появление этих сил является признаком неинерциальности системы отсчета[6].
Согласно принципу эквивалентности сил гравитации и инерции локально невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная сила или сила инерции. В то же время из-за кривизны пространства-времени в конечной его области невозможно устранение приливных сил гравитации переходом ни к какой системе отсчёта (см. девиация геодезических). В этом смысле глобальные и даже конечные инерциальные системы отсчёта в общей теории относительности в общем случае отсутствуют, то есть все системы отсчёта являются неинерциальными.
В 1976 году Уильям Унру, используя методы квантовой теории поля показал, что в неинерциальных системах отсчета возникает тепловое излучение с температурой, равной
где — ускорение системы отсчета[7]. Эффект Унру отсутствует в инерциальных системах отсчёта (). Эффект Унру также приводит к тому, что в неинерциальных системах отсчета протоны приобретают конечное время жизни — открывается возможность его обратного бета-распада на нейтрон, позитрон и нейтрино[8][9][10]. В то же время это излучение Унру имеет свойства, не вполне совпадающие с обычным тепловым, например, ускоряемая квантовомеханическая система-детектор не обязательно ведёт себя так же, как находящаяся в тепловой бане[11].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.