Keďže hovoríme o meraniach vzdialeností a času a zvolili sme vhodné jednotky (metre, sekundy), musíme sa dohodnúť, ako tieto priestorové a časové vzdialenosti definujeme. Polohu objektu možno určiť len vo vzťahu k niektorým iným telesám. O pohybe predmetu, teda o zmene jeho polohy, môžeme hovoriť len vtedy, ak naznačíme telesá, voči ktorým je táto poloha určená.

Volajú sa telesá, ktoré sú vybrané na určenie polohy všetkých ostatných objektov referenčné orgány.

Ako referenčné teleso si môžete zvoliť ľubovoľné pevné teleso, napríklad tri vzájomne kolmé oceľové tyče (obr. 1.10 ). Ďalej sa na referenčnom telese rozlišuje bod, ktorý sa nazýva referenčný bod 0 a vyberte jednotky merania pre vzdialenosti (v SI - metroch).

Ryža. 1.10. Referenčný orgán

V každodennej praxi je naša Zem prirodzeným referenčným telesom. Ale táto voľba nie je jediná možná. Často je vhodné použiť iné referenčné telesá, ako je Slnko alebo hviezdy. Vo vzťahu k rôznym referenčným telesám vykonávajú rovnaké objekty rôzne pohyby. Stačí pripomenúť spor týkajúci sa dvoch astronomických systémov – Ptolemaia a Kopernika. Oba tieto systémy správne a líšia sa v podstate len výberom referenčných telies, voľba Slnka Koperníkom radikálne zjednodušila popis pohybu planét, práve v tom je jeho zásluha: v stredoveku bola potrebná značná odvaha vybrať si Slnko a nie Zem ako referenčné teleso, bolo možné dostať sa do ohňa.

Po výbere referenčného telesa poloha ľubovoľného bodu M v priestore možno špecifikovať pomocou smerovaného segmentu (radius vector ) spájajúceho počiatok 0 s daným bodom M. Ale vektor je abstraktný matematický pojem, je naplnený fyzikálnym významom, keď zavedieme súradnicový systém. Môže ísť o karteziánsky pravouhlý systém - tri vzájomne kolmé osi, ktorých priesečník je zarovnaný s počiatkom. V tomto prípade je vektor polomeru daný tromi priemetmi , , daného bodu M na súradnicových osiach tzv vektorové komponenty. Môže byť guľový, valcový alebo akýkoľvek iný súradnicový systém, kde rovnaký vektor polomeru bude daný trojicou iných čísel. Číslo tri je rozmer nášho priestoru, teda počet nezávislých súradníc potrebných na určenie polohy bodu. Na určenie súradníc bodu je potrebné zariadenie na určenie vzdialeností, ktoré budeme konvenčne nazývať pravítko. V skutočnosti to môže byť drevené školské pravítko a laserový diaľkomer, alebo čokoľvek iné schopné merať vzdialenosti s požadovanou presnosťou.

Video 1.1. Kartézsky súradnicový systém

Na počítanie času potrebujeme nejaké periodické procesy prebiehajúce v prírode alebo zariadenia vytvorené človekom. Takéto procesy (zariadenia s takýmito procesmi) budeme nazývať hodiny. Pri riešení akéhokoľvek problému je potrebné dohodnúť sa na voľbe začiatku odpočítavania času. Začiatok odpočítavania je zvolený ľubovoľne: môžete úspešne počítať čas od stvorenia sveta alebo od založenia Ríma, alebo od narodenia Krista, alebo od letu Mohameda z Mekky atď. , menej úspešne a úplne neúspešne. Úspešný - nie je úspešne určený tým, aké jednoduché, jasné a transparentné je riešenie uvažovaného problému. Čas je na rozdiel od trojrozmerného priestoru jednorozmerný, takže okrem pôvodu času stačí zvoliť len merné jednotky (sekundy).

Na počítanie času potrebujeme nejaké periodické procesy prebiehajúce v prírode alebo zariadenia vytvorené človekom. Takéto procesy (zariadenia s takýmito procesmi) budeme nazývať hodiny. Pri riešení akéhokoľvek problému je potrebné dohodnúť sa na voľbe začiatku odpočítavania času. Začiatok odpočítavania je zvolený ľubovoľne: môžete počítať čas od stvorenia sveta alebo od založenia Ríma, alebo od narodenia Krista, alebo od letu Mohameda z Mekky atď. Tak ako v praxi, svojvôľa voľby vždy vedie k tomu, že ju - voľbu možno uskutočniť úspešne, menej úspešne a úplne neúspešne. Úspešný - nie je úspešne určený tým, aké jednoduché, jasné a transparentné je riešenie uvažovaného problému. Čas je na rozdiel od trojrozmerného priestoru jednorozmerný, takže okrem pôvodu času stačí zvoliť len merné jednotky (sekundy).

Nazýva sa referenčné teleso vybavené súradnicovým systémom a hodinami referenčný systém..

Príklad referenčného systému je znázornený na obr. 1.11.

Ryža. 1.11. Referenčný systém

Referenčný systém sa často stotožňuje so súradnicovým systémom, čo takmer nikdy nevedie k nedorozumeniam. Treba však pochopiť, že to stále nie je to isté: s rovnakým referenčným telesom, pravítkom a hodinami môže byť súradnicový systém karteziánsky, sférický alebo čokoľvek iné.

V klasickej mechanike, ktorú v modernej podobe sformuloval I. Newton, predpokladaný absolútny charakter priestoru a času. Inými slovami, v klasickej mechanike sa verí, že namerané vzdialenosti a časové intervaly nezávisia od výberu referenčného rámca. Povedzme, že ak je v referenčnom rámci spojenom so Zemou vzdialenosť z Moskvy do Tallinnu 860 km, potom sa predpokladá, že to isté bude výsledkom meraní vykonaných vzhľadom na referenčnú sústavu spojenú s hviezdami. Tieto návrhy, ktoré sa zdajú také prirodzené, vychádzajú, prísne vzaté, len z našich praktických skúseností, ktoré sú limitované relatívne malými vzdialenosťami, časmi a nízkymi rýchlosťami. Následne boli revidované teóriou relativity.

Vo fyzike existuje niečo ako mechanický pohyb, ktorého definícia sa interpretuje ako zmena súradníc telesa v trojrozmernom priestore vzhľadom na iné telesá s vynaložením času. Napodiv, ale bez toho, aby ste sa niekam pohli, môžete prekročiť napríklad rýchlosť autobusu. Táto hodnota je relatívna a v závislosti od daného bodu. Hlavnou vecou je upevniť referenčný systém, aby bolo možné pozorovať bod vo vzťahu k objektu.

V kontakte s

Popis

Pojmy z fyziky:

1. Hmotný bod je časť telesa alebo predmet s malými parametrami a hmotnosťou, ktoré sa pri štúdiu procesu neberú do úvahy. Ide o veličinu, ktorá sa vo fyzike zanedbáva.
2. Posun je vzdialenosť, ktorú prejde hmotný bod od jednej súradnice k druhej. Tento pojem by sa nemal zamieňať s pohybom, pretože vo fyzike ide o definíciu cesty.
3. Prejdená cesta je oblasť, ktorú položka prešla. Aká je prejdená vzdialenosť, uvažuje sekcia fyziky pod s názvom "Kinematika".
4. Trajektória v priestore je priama alebo prerušovaná čiara, po ktorej objekt prechádza dráhou. Aby ste si predstavili, čo je trajektória, podľa definície z oblasti fyziky môžete mentálne nakresliť čiaru.
5. Mechanický pohyb sa nazýva pohyb po danej trajektórii.

Pozor! Interakcia telies sa uskutočňuje podľa zákonov mechaniky a táto časť sa nazýva kinematika.

Pochopte, čo je súradnicový systém a čo je trajektória v praxi?

Stačí mentálne nájsť bod v priestore a nakresliť z neho súradnicové osi, objekt sa voči nemu bude pohybovať pozdĺž prerušovanej alebo priamky a typy pohybu sa budú tiež líšiť, vrátane translačného. počas vibrácií a otáčania.

Napríklad mačka je v miestnosti, pohybuje sa k akémukoľvek objektu alebo mení svoju polohu v priestore a pohybuje sa po rôznych trajektóriách.

Vzdialenosť medzi objektmi sa môže líšiť, pretože vybraté cesty nie sú rovnaké.

Typy

Známe typy pohybu:

1. Translačný. Vyznačuje sa rovnobežnosťou dvoch prepojených bodov pohybujúcich sa rovnakým spôsobom v priestore. Objekt sa pohybuje dopredu, keď prechádza pozdĺž jednej čiary. Stačí si predstaviť výmenu tyče v guľôčkovom pere, to znamená, že tyč sa pohybuje dopredu po danej dráhe, pričom každá jej časť sa pohybuje paralelne a rovnakým spôsobom. Pomerne často sa to vyskytuje v mechanizmoch.
2. Rotačné. Objekt opisuje kruh vo všetkých rovinách, ktoré sú navzájom rovnobežné. Osi otáčania sú stredy popísaného a body umiestnené na osi sú pevné. Samotná rotačná os môže byť umiestnená vo vnútri tela (rotačná) a tiež spojená s jej vonkajšími bodmi (orbitálna). Aby ste pochopili, čo to je, môžete si vziať bežnú ihlu a niť. Druhú štipnite medzi prsty a ihlu postupne odvíjajte. Ihla bude opisovať kruh a takéto typy pohybu by sa mali označovať ako orbitálne. Príklad rotačného pohľadu: otáčanie predmetu na tvrdom povrchu.
3. vibračné. Všetky body telesa pohybujúce sa po danej trajektórii sa opakujú presne alebo približne po rovnakom čase. Dobrým príkladom je puk zavesený na šnúre, kmitajúci doprava a doľava.

Pozor! Funkcia progresívneho pohybu. Objekt sa pohybuje po priamke a v akomkoľvek časovom intervale sa všetky jeho body pohybujú rovnakým smerom - ide o translačný pohyb. Ak jazdí bicykel, potom môžete kedykoľvek samostatne zvážiť trajektóriu jeho akéhokoľvek bodu, bude to rovnaké. Nezáleží na tom, či je povrch rovný alebo nie.

S týmito typmi pohybov sa v praxi stretávame denne, preto ich psychická strata nie je náročná.

Čo je relativita

Podľa zákonov mechaniky sa objekt pohybuje relatívne k bodu.

Napríklad, ak osoba stojí na mieste a autobus sa pohybuje, nazýva sa to relativita pohybu príslušného vozidla k objektu.

S akou rýchlosťou sa objekt pohybuje vo vzťahu k určitému telesu v priestore sa berie do úvahy aj vzhľadom na toto teleso, a teda zrýchlenie má tiež relatívnu charakteristiku.

Relativita je priama závislosť trajektórie danej počas pohybu telesa, prejdenej dráhy, rýchlostnej charakteristiky a tiež posunu. vzhľadom na referenčné systémy.

Ako prebieha odpočítavanie

Čo je referenčný systém a ako sa charakterizuje? Referencia v spojení s priestorovým súradnicovým systémom, primárna referencia času pohybu - to je referenčný systém. V rôznych systémoch môže mať jedno telo rôzne umiestnenie.

Bod je v súradnicovom systéme, keď sa začne pohybovať, berie sa do úvahy jeho čas pohybu.

Referenčné telo - ide o abstraktný objekt nachádzajúci sa v danom bode priestoru.Pri orientácii na jeho polohu sa berú do úvahy súradnice ostatných telies. Napríklad auto stojí na mieste a osoba sa pohybuje, v tomto prípade je referenčným orgánom auto.

Jednotný pohyb

Pojem rovnomerný pohyb – táto definícia vo fyzike sa interpretuje nasledovne.

referenčný systém- je to súbor telies, ktoré sú voči sebe nehybné (referenčné teleso), vo vzťahu ku ktorým sa pohyb zvažuje (v súradnicovom systéme s nimi pridruženom) a hodiny, ktoré merajú čas (časový referenčný systém), vo vzťahu k za ktorý sa uvažuje pohyb akýchkoľvek telies.

Matematicky je pohyb telesa (alebo hmotného bodu) vzhľadom na zvolený referenčný systém opísaný rovnicami, ktoré určujú, ako t súradnice, ktoré určujú polohu telesa (body) v tejto vzťažnej sústave. Tieto rovnice sa nazývajú pohybové rovnice. Napríklad v karteziánskych súradniciach x, y, z je pohyb bodu určený rovnicami x = f 1 (t) (\displaystyle x=f_(1)(t)), y = f 2 (t) (\displaystyle y=f_(2)(t)), z = f 3 (t) (\displaystyle z=f_(3)(t)).

V modernej fyzike sa akýkoľvek pohyb považuje za relatívny a pohyb telesa by sa mal posudzovať iba vo vzťahu k nejakému inému telesu (referenčnému telesu) alebo sústave telies. Nedá sa napríklad naznačiť, ako sa Mesiac vo všeobecnosti pohybuje, dá sa len určiť jeho pohyb, napríklad vo vzťahu k Zemi, Slnku, hviezdam atď.

Iné definície

Na druhej strane sa predtým verilo, že existuje určitý „základný“ referenčný rámec, jednoduchosť písania, v ktorej ho prírodné zákony odlišujú od všetkých ostatných systémov. Takže Newton považoval absolútny priestor za vybraný referenčný rámec a fyzici 19. storočia verili, že systém, voči ktorému spočíva éter Maxwellovej elektrodynamiky, je privilegovaný, a preto sa nazýval absolútny referenčný rámec (AFR). Napokon predpoklady o existencii privilegovaného referenčného rámca odmietla teória relativity. V moderných koncepciách neexistuje absolútny referenčný systém, od r

Matematicky je pohyb telesa (alebo hmotného bodu) vzhľadom na zvolený referenčný systém opísaný rovnicami, ktoré určujú, ako t súradnice, ktoré určujú polohu telesa (body) v tejto vzťažnej sústave. Tieto rovnice sa nazývajú pohybové rovnice. Napríklad v karteziánskych súradniciach x, y, z je pohyb bodu určený rovnicami , , .

V modernej fyzike je akýkoľvek pohyb relatívny a pohyb telesa by sa mal posudzovať iba vo vzťahu k nejakému inému telesu (referenčnému telesu) alebo sústave telies. Nedá sa napríklad naznačiť, ako sa Mesiac vo všeobecnosti pohybuje, dá sa len určiť jeho pohyb, napríklad vo vzťahu k Zemi, Slnku, hviezdam atď.

Iné definície

Niekedy – najmä v mechanike kontinua a všeobecnej teórii relativity – nie je referenčný rámec spojený s jedným telom, ale s kontinuom skutočného alebo imaginárneho základné referenčné telesá, ktoré definujú aj súradnicový systém. Svetočiary referenčných telies „zametajú“ časopriestor a v tomto prípade nastavujú kongruenciu, vzhľadom na ktorú možno uvažovať o výsledkoch merania.

Relativita pohybu

Relativita mechanického pohybu- ide o závislosť trajektórie telesa, prejdenej vzdialenosti, posunu a rýchlosti od voľby referenčného systému.

Pohybujúce sa telesá menia svoju polohu voči iným telesám. Poloha auta idúceho rýchlosťou po diaľnici sa mení vzhľadom na značky na kilometrovníkových stĺpikoch, poloha lode plávajúcej v mori blízko pobrežia sa mení vzhľadom na pobrežie a možno posúdiť pohyb lietadla letiaceho nad zemou. zmenou jeho polohy vzhľadom k povrchu Zeme. Mechanický pohyb je proces zmeny relatívnej polohy telies v priestore v priebehu času. Dá sa ukázať, že to isté teleso sa môže pohybovať inak vo vzťahu k iným telesám.

Dá sa teda povedať, že nejaké teleso sa pohybuje len vtedy, keď je jasné, voči ktorému inému telesu - referenčnému telesu - sa zmenila jeho poloha.

Absolútny referenčný systém

Vo fyzike sa niektoré SO často považujú za najvhodnejšie (privilegované) v rámci riešenia daného problému - je to dané jednoduchosťou výpočtov alebo zápisom rovníc dynamiky telies a polí v ňom. Zvyčajne je táto možnosť spojená so symetriou problému.

Na druhej strane sa predtým verilo, že existuje určitý „základný“ referenčný rámec, jednoduchosť písania, v ktorej ho prírodné zákony odlišujú od všetkých ostatných systémov. Napríklad fyzici devätnásteho storočia Verilo sa, že systém, voči ktorému spočíva éter Maxwellovej elektrodynamiky, je privilegovaný, a preto sa nazýval Absolútny referenčný systém (AFR). V moderných koncepciách neexistuje žiadny takto vyčlenený referenčný rámec, pretože prírodné zákony vyjadrené v tenzorovej forme majú rovnakú formu vo všetkých referenčných sústavách - teda vo všetkých bodoch priestoru a vo všetkých bodoch čas. Táto podmienka – lokálna časopriestorová invariancia – je jedným z overiteľných základov fyziky.

pozri tiež

Poznámky

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite si, čo je „Referenčný systém“ v iných slovníkoch:

REFERENČNÝ SYSTÉM- súbor podmienene nemennej sústavy reálnych alebo abstraktných telies, s ktorými je spojený (pozri), a hodín spočívajúcich v danej súradnicovej sústave. Takýto systém vám umožňuje určiť polohu alebo pohyb skúmaného tela vo vzťahu k nemu (milión ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

referenčný systém-- [A.S. Goldberg. Anglický ruský energetický slovník. 2006] Témy energie vo všeobecnom EN referenčnom systéme … Technická príručka prekladateľa

V mechanike súbor súradnicových systémov a hodín spojených s telesom, vo vzťahu ku ktorým sa študuje pohyb (alebo rovnováha) niektorých iných hmotných bodov alebo telies. Akýkoľvek pohyb je relatívny a pohyb tela ... ... Veľká sovietska encyklopédia

referenčný systém- atskaitos sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. referenčný rámec; referenčný systém vok. Bezugssystem, n rus. referenčný systém, fprac. système de reference, m … Fizikos terminų žodynas

referenčný systém- Súradnicový systém spojený s pevným telesom (telesami), vo vzťahu ku ktorému je poloha iných telies (alebo mechanických systémov) určená v rôznych časových bodoch ... Polytechnický terminologický výkladový slovník

V mechanike súbor súradnicových systémov a synchronizovaných hodín spojených s telesom, vo vzťahu ku ktorým sa študuje pohyb (alebo rovnováha) niektorých iných hmotných bodov alebo telies. V problémoch dynamiky hrá prevládajúcu úlohu ... ... encyklopedický slovník

Skutočné alebo podmienené pevné teleso, s ktorým je spojený súradnicový systém, vybavené hodinami a používané na určenie polohy v priestore študovaného telesa. predmety (častice, telesá a pod.) v dekomp. bodov v čase. Často pod S. o. rozumieť... ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník

V mechanike súradnicový systém ako celok a synchronizovaný. hodiny spojené s telom, vo vzťahu k Rómom pohyb (alebo rovnováha) sa študuje Ph.D. iné hmotné body alebo telesá. V problémoch dynamiky hrá prevládajúcu úlohu zotrvačné ... ... Prírodná veda. encyklopedický slovník

referenčný systém- je vonkajší kontext, v ktorom sa určitá udalosť vyskytuje, a teda vo vzťahu ku ktorému sa interpretuje alebo hodnotí. Takýmto kontextom môže byť napríklad sociálna situácia, v ktorej jednotlivec koná: V jednej situácii ... ... Encyklopedický slovník psychológie a pedagogiky

Inerciálna referenčná sústava- vzťažná sústava, v ktorej platí zákon zotrvačnosti: hmotný bod, keď naň nepôsobia sily (alebo pôsobia vzájomne vyvážené sily), je v pokoji alebo rovnomernom priamočiarom pohybe. Každý systém... Pojmy moderných prírodných vied. Slovník základných pojmov

Zo siedmeho ročníka kurzu fyziky si pamätáme, že mechanický pohyb telesa je jeho pohyb v čase vzhľadom na iné telesá. Na základe takýchto informácií môžeme predpokladať potrebnú sadu nástrojov na výpočet pohybu tela.

Najprv potrebujeme niečo, v súvislosti s čím budeme robiť naše výpočty. Ďalej sa musíme dohodnúť, ako budeme určovať polohu tela voči tomuto „niečomu“. A nakoniec budete musieť nejako opraviť čas. Aby sme teda mohli vypočítať, kde sa teleso bude nachádzať v konkrétnom okamihu, potrebujeme referenčný rámec.

Referenčný rámec vo fyzike

Vo fyzike je referenčný systém súbor referenčného telesa, súradnicový systém spojený s referenčným telesom a hodiny alebo iné zariadenie na meranie času. Zároveň by sme mali vždy pamätať na to, že akýkoľvek referenčný rámec je podmienený a relatívny. Vždy je možné prijať iný referenčný rámec, v porovnaní s ktorým bude mať akýkoľvek pohyb úplne iné charakteristiky.

Relativita je vo všeobecnosti dôležitým aspektom, ktorý by sa mal brať do úvahy takmer pri každom výpočte vo fyzike. Napríklad v mnohých prípadoch nie sme schopní kedykoľvek presne určiť súradnice pohybujúceho sa telesa.

Predovšetkým nemôžeme umiestniť pozorovateľov s hodinami každých sto metrov pozdĺž železničnej trate z Moskvy do Vladivostoku. V tomto prípade vypočítame rýchlosť a polohu telesa približne za nejaký časový úsek.

Pri určovaní polohy vlaku na trase dlhej niekoľko sto či tisíc kilometrov nám nezáleží na presnosti do jedného metra. Na tento účel existujú aproximácie vo fyzike. Jedným z takýchto priblížení je pojem „hmotný bod“.

Hmotný bod vo fyzike

Hmotný bod vo fyzike označuje teleso v prípadoch, keď jeho veľkosť a tvar možno zanedbať. Predpokladá sa, že hmotný bod má hmotnosť pôvodného telesa.

Napríklad pri výpočte času, ktorý bude lietadlu trvať let z Novosibirska do Novopolotska, sa nestaráme o veľkosť a tvar lietadla. Stačí vedieť, akou rýchlosťou sa vyvíja a vzdialenosť medzi mestami. V prípade, že potrebujeme vypočítať odpor vetra v určitej výške a pri určitej rýchlosti, potom sa nezaobídeme bez presnej znalosti tvaru a rozmerov toho istého lietadla.

Takmer každé teleso možno považovať za hmotný bod, buď vtedy, keď je vzdialenosť, ktorú telo prejde, veľká v porovnaní s jeho veľkosťou, alebo keď sa všetky body telesa pohybujú rovnakým spôsobom. Napríklad auto, ktoré prešlo pár metrov od obchodu na križovatku, je celkom porovnateľné s touto vzdialenosťou. Ale aj v takejto situácii to možno považovať za hmotný bod, pretože všetky časti auta sa pohybovali rovnako a na rovnakú vzdialenosť.

Ale v prípade, keď potrebujeme umiestniť to isté auto do garáže, to už nemožno považovať za hmotný bod. Musíte vziať do úvahy jeho veľkosť a tvar. To sú aj príklady, kedy je potrebné brať do úvahy relativitu, teda s ohľadom na to, čo robíme konkrétne výpočty.