Bezugsrahmen- Dies ist eine Menge von Körpern, die relativ zueinander bewegungslos sind (ein Bezugskörper), in Bezug auf die Bewegung betrachtet wird (in dem ihnen zugeordneten Koordinatensystem) und Uhren, die die Zeit zählen (Zeitbezugssystem), in Bezug auf wobei die Bewegung beliebiger Körper berücksichtigt wird.

Mathematisch gesehen wird die Bewegung eines Körpers (oder eines materiellen Punktes) in Bezug auf einen gewählten Bezugsrahmen durch Gleichungen beschrieben, die festlegen, wie sie sich im Laufe der Zeit ändert T Koordinaten, die die Position des Körpers (Punktes) in diesem Bezugssystem bestimmen. Diese Gleichungen werden Bewegungsgleichungen genannt. Beispielsweise wird in den kartesischen Koordinaten x, y, z die Bewegung eines Punktes durch die Gleichungen bestimmt 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)).

In der modernen Physik gilt jede Bewegung als relativ, und die Bewegung eines Körpers sollte nur in Bezug auf einen anderen Körper (Referenzkörper) oder Körpersystem betrachtet werden. Es ist beispielsweise unmöglich anzugeben, wie sich der Mond im Allgemeinen bewegt, Sie können seine Bewegung nur beispielsweise in Bezug auf die Erde, die Sonne, Sterne usw. bestimmen.

Andere Definitionen

Andererseits glaubte man früher, dass es ein gewisses „grundlegendes“ Bezugssystem gäbe, das sich durch die Einfachheit der Erfassung der Naturgesetze von allen anderen Systemen unterscheidet. Daher betrachtete Newton den absoluten Raum als ein herausragendes Referenzsystem, und Physiker des 19. Jahrhunderts glaubten, dass das System, in Bezug auf das der Äther der Maxwellschen Elektrodynamik ruht, privilegiert sei, und nannte es daher das absolute Referenzsystem (AFR). Schließlich wurden die Annahmen über die Existenz eines privilegierten Bezugssystems von der Relativitätstheorie abgelehnt. In modernen Konzepten gibt es seitdem keinen absoluten Bezugsrahmen

Da wir über die Messung von Entfernungen und Zeit sprechen und die entsprechenden Einheiten (Meter, Sekunden) gewählt haben, müssen wir uns darauf einigen, in welchem ​​Verhältnis wir diese räumlichen und zeitlichen Entfernungen definieren. Die Position eines Objekts kann nur im Verhältnis zu anderen Körpern bestimmt werden. Wir können von der Bewegung eines Objekts, also von einer Änderung seiner Position, nur sprechen, wenn wir die Körper angeben, in Bezug auf die diese Position bestimmt wird.

Die Körper, die zur Bestimmung der Positionen aller anderen Objekte ausgewählt werden, werden aufgerufen Bezugskörper.

Als Bezugskörper können Sie einen beliebigen Festkörper wählen, beispielsweise drei senkrecht zueinander stehende Stahlstäbe (Abb. 1.10 ). Als nächstes wird ein Punkt auf dem Referenzkörper identifiziert, der als Ursprung bezeichnet wird 0 und wählen Sie die Maßeinheiten für Entfernungen (in SI – Meter).

Reis. 1.10. Referenzkörper

In der alltäglichen Praxis ist der natürliche Bezugskörper unsere Erde. Aber diese Wahl ist nicht die einzig mögliche. Oft ist es praktisch, andere Referenzkörper wie die Sonne oder Sterne zu verwenden. In Bezug auf unterschiedliche Referenzkörper führen dieselben Objekte unterschiedliche Bewegungen aus. Es genügt, an den Streit um zwei astronomische Systeme – Ptolemäus und Kopernikus – zu erinnern. Beide Systeme richtig und sie unterscheiden sich im Wesentlichen nur in der Wahl der Bezugskörper, die Wahl der Sonne durch Kopernikus vereinfachte die Beschreibung der Bewegung der Planeten radikal, genau darin liegt sein Verdienst: Im Mittelalter war dazu viel Mut erforderlich Wählte man die Sonne und nicht die Erde als Bezugskörper, konnte man zum Feuer gelangen.

Nach Auswahl eines Referenzkörpers die Position eines beliebigen Punktes M im Raum kann mithilfe eines gerichteten Segments (Radiusvektor) angegeben werden, das den Ursprung verbindet 0 mit einem gegebenen Punkt M. Aber ein Vektor ist ein abstraktes mathematisches Konzept, physikalische Bedeutung es wird gefüllt, wenn wir ein Koordinatensystem einführen. Dies kann ein kartesisches Rechtecksystem sein – drei zueinander senkrechte Achsen, deren Schnittpunkt mit dem Ursprung verbunden ist. In diesem Fall wird der Radiusvektor durch drei Projektionen eines gegebenen Punktes gegeben M auf Koordinatenachsen, die aufgerufen werden Vektorkomponenten. Dies kann ein sphärisches, zylindrisches oder jedes andere Koordinatensystem sein, in dem derselbe Radiusvektor durch drei andere Zahlen angegeben wird. Die Zahl drei ist die Dimension unseres Raumes, also die Anzahl unabhängiger Koordinaten, die zur Bestimmung der Position eines Punktes erforderlich sind. Um die Koordinaten eines Punktes zu bestimmen, benötigen Sie ein Gerät zur Entfernungsbestimmung, das wir herkömmlicherweise nennen Herrscher. In Wirklichkeit könnte es sich um ein hölzernes Schullineal, einen Laser-Entfernungsmesser oder irgendetwas anderes handeln, das Entfernungen mit der erforderlichen Genauigkeit messen kann.

Video 1.1. Descartes-Koordinatensystem

Um die Zeit im Auge zu behalten, benötigen wir einige periodische Prozesse, die in der Natur oder in von Menschen geschaffenen Geräten ablaufen. Wir nennen solche Prozesse (Geräte mit solchen Prozessen) Uhren. Bei der Lösung eines Problems ist es notwendig, sich auf die Wahl des Ausgangspunkts für die Zeit zu einigen. Der Beginn der Zeitzählung wird willkürlich gewählt: Sie können die Zeit ab der Erschaffung der Welt oder ab der Gründung Roms oder ab der Geburt Christi oder ab der Flucht Mohammeds aus Mekka usw. zählen. Wie praktisch immer , die Willkür der Wahl führt dazu, dass eine Wahl erfolgreich, weniger erfolgreich oder völlig erfolglos getroffen werden kann. Über Erfolg oder Misserfolg entscheidet, wie einfach, anschaulich und transparent die Lösung des betrachteten Problems ist. Im Gegensatz zum dreidimensionalen Raum ist die Zeit eindimensional, daher reicht es aus, neben dem Ursprung der Zeit nur Maßeinheiten (Sekunden) auszuwählen.

Um die Zeit im Auge zu behalten, benötigen wir einige periodische Prozesse, die in der Natur oder in von Menschen geschaffenen Geräten ablaufen. Wir nennen solche Prozesse (Geräte mit solchen Prozessen) stundenlang. Bei der Lösung eines Problems ist es notwendig, sich auf die Wahl des Ausgangspunkts für die Zeit zu einigen. Der Beginn der Zeitzählung wird willkürlich gewählt: Sie können die Zeit von der Erschaffung der Welt an oder von der Gründung Roms oder von der Geburt Christi oder von der Flucht Mohammeds aus Mekka usw. zählen. Wie praktisch immer führt die Willkür der Wahl dazu, dass die Wahl erfolgreich, weniger erfolgreich oder völlig erfolglos getroffen werden kann. Über Erfolg oder Misserfolg entscheidet, wie einfach, anschaulich und transparent die Lösung des betrachteten Problems ist. Im Gegensatz zum dreidimensionalen Raum ist die Zeit eindimensional, daher reicht es aus, neben dem Ursprung der Zeit nur Maßeinheiten (Sekunden) auszuwählen.

Es wird ein Referenzkörper genannt, der mit einem Koordinatensystem und einer Uhr ausgestattet ist Referenzsystem..

Ein Beispiel für ein Referenzsystem ist in Abb. dargestellt. 1.11.

Reis. 1.11. Referenzsystem

Ein Bezugssystem wird oft mit einem Koordinatensystem gleichgesetzt, was fast nie zu Missverständnissen führt. Wir müssen jedoch verstehen, dass dies immer noch nicht dasselbe ist: Mit demselben Bezugskörper, demselben Lineal und derselben Uhr kann das Koordinatensystem kartesisch, sphärisch oder anders sein.

In der klassischen Mechanik, die in formuliert wurde moderne Form I. Newton, angeblich absolute Natur von Raum und Zeit. Mit anderen Worten: In der klassischen Mechanik geht man davon aus, dass gemessene Distanzen und Zeitintervalle nicht von der Wahl des Bezugssystems abhängen. Nehmen wir an, wenn im Bezugssystem der Erde die Entfernung von Moskau nach Tallinn liegt 860 km, dann wird davon ausgegangen, dass dies das Ergebnis von Messungen ist, die in Bezug auf das mit den Sternen verbundene Referenzsystem durchgeführt werden. Diese so selbstverständlich erscheinenden Regelungen ergeben sich streng genommen nur aus unserer praktischen Erfahrung, beschränkt auf relativ kurze Distanzen, Zeiten und niedrige Geschwindigkeiten. Anschließend wurden sie durch die Relativitätstheorie überarbeitet.

Ich schlage ein Spiel vor: Wählen Sie einen Gegenstand im Raum aus und beschreiben Sie seinen Standort. Tun Sie dies so, dass der Ratende keinen Fehler machen kann. Hat es geklappt? Was passiert mit der Beschreibung, wenn keine anderen Körper verwendet werden? Die folgenden Ausdrücke bleiben erhalten: „links von...“, „oben…“ und dergleichen. Die Körperposition kann nur eingestellt werden relativ zu einem anderen Körper.

Fundort des Schatzes: „Stellen Sie sich an die östliche Ecke des äußersten Hauses, schauen Sie nach Norden, und nachdem Sie 120 Schritte gegangen sind, wenden Sie sich nach Osten und gehen Sie 200 Schritte. Graben Sie an dieser Stelle ein Loch von 10 Ellen Größe und Sie werden 100 finden.“ Goldbarren." Es ist unmöglich, den Schatz zu finden, sonst wäre er längst ausgegraben worden. Warum? Der Körper, auf den sich die Beschreibung bezieht, ist nicht definiert; es ist nicht bekannt, in welchem ​​Dorf sich genau dieses Haus befindet. Es ist notwendig, den Körper genau zu bestimmen, der als Grundlage für unsere zukünftige Beschreibung dienen wird. In der Physik nennt man einen solchen Körper Referenzstelle. Es kann beliebig ausgewählt werden. Versuchen Sie beispielsweise, zwei verschiedene Referenzkörper auszuwählen und die Position eines Computers in einem Raum relativ zu ihnen zu beschreiben. Es wird zwei Beschreibungen geben, die sich voneinander unterscheiden.

Koordinatensystem

Schauen wir uns das Bild an. Wo ist der Baum im Verhältnis zu Radfahrer I, Radfahrer II und uns, die auf den Monitor schauen?

Relativ zum Referenzkörper – Radfahrer I – ist der Baum rechts, relativ zum Referenzkörper – Radfahrer II – ist der Baum links, relativ zu uns ist er vorne. Ein und derselbe Körper – ein Baum, der sich ständig am selben Ort befindet, gleichzeitig „links“, „rechts“ und „vorne“. Das Problem besteht nicht nur darin, dass unterschiedliche Referenzkörper gewählt werden. Betrachten wir seine Lage relativ zum Radfahrer I.

Auf diesem Bild ist ein Baum zu sehen rechts von Radfahrer I

Auf diesem Bild ist ein Baum zu sehen links von Radfahrer I

Der Baum und der Radfahrer haben ihre Position im Raum nicht verändert, aber der Baum kann gleichzeitig „links“ und „rechts“ sein. Um die Mehrdeutigkeit in der Beschreibung der Richtung selbst zu beseitigen, wählen wir eine bestimmte Richtung als positiv, das Gegenteil der gewählten Richtung wird negativ sein. Die ausgewählte Richtung wird durch eine Achse mit einem Pfeil angezeigt, wobei der Pfeil die positive Richtung angibt. In unserem Beispiel werden wir zwei Richtungen auswählen und festlegen. Von links nach rechts (die Achse, entlang derer sich der Radfahrer bewegt) und von uns im Monitor zum Baum – das ist die zweite positive Richtung. Wenn die erste von uns gewählte Richtung als X und die zweite als Y bezeichnet wird, erhalten wir eine Zweidimensionalität Koordinatensystem.

Relativ zu uns bewegt sich der Radfahrer in negativer Richtung entlang der X-Achse, der Baum in positiver Richtung entlang der Y-Achse

Relativ zu uns bewegt sich der Radfahrer in positiver Richtung entlang der X-Achse, der Baum in positiver Richtung entlang der Y-Achse

Bestimmen Sie nun, welches Objekt im Raum sich 2 Meter in positiver X-Richtung (rechts von Ihnen) und 3 Meter in negativer Y-Richtung (hinter Ihnen) befindet. (2;-3) - Koordinaten dieser Körper. Die erste Zahl „2“ gibt normalerweise die Position entlang der X-Achse an, die zweite Zahl „-3“ gibt die Position entlang der Y-Achse an. Sie ist negativ, da die Y-Achse nicht auf der Seite des Baums, sondern auf der gegenüberliegenden Seite liegt Seite. Nachdem der Referenzkörper und die Richtung ausgewählt wurden, wird der Standort eines beliebigen Objekts eindeutig beschrieben. Wenn Sie dem Monitor den Rücken zuwenden, befindet sich rechts und hinter Ihnen ein weiteres Objekt, dessen Koordinaten jedoch unterschiedlich sind (-2;3). Somit bestimmen die Koordinaten genau und eindeutig den Standort des Objekts.

Der Raum, in dem wir leben, ist ein dreidimensionaler Raum, wie man sagt, ein dreidimensionaler Raum. Neben der Tatsache, dass sich der Körper „rechts“ („links“), „vorne“ („hinter“) befinden kann, kann er sich auch „über“ oder „unter“ Ihnen befinden. Dies ist die dritte Richtung – üblicherweise wird sie als Z-Achse bezeichnet

Ist es möglich, verschiedene Achsrichtungen zu wählen? Dürfen. Aber Sie können ihre Richtung nicht ändern, während Sie beispielsweise ein Problem lösen. Kann ich andere Achsennamen wählen? Es ist möglich, aber Sie riskieren, dass andere Sie nicht verstehen; es ist besser, dies nicht zu tun. Ist es möglich, die X-Achse mit der Y-Achse zu vertauschen? Das ist möglich, aber lassen Sie sich wegen der Koordinaten nicht verwirren: (x;y).

Wenn sich ein Körper geradlinig bewegt, reicht eine Koordinatenachse aus, um seine Position zu bestimmen.

Um Bewegungen in einer Ebene zu beschreiben, wird ein rechtwinkliges Koordinatensystem verwendet, das aus zwei zueinander senkrechten Achsen besteht (kartesisches Koordinatensystem).

Mithilfe eines dreidimensionalen Koordinatensystems können Sie die Position eines Körpers im Raum bestimmen.

Referenzsystem

Jeder Körper nimmt zu jedem Zeitpunkt eine bestimmte Position im Raum relativ zu anderen Körpern ein. Wir wissen bereits, wie wir seine Position bestimmen können. Wenn sich die Position eines Körpers im Laufe der Zeit nicht ändert, dann ruht er. Ändert sich die Position des Körpers im Laufe der Zeit, bedeutet dies, dass sich der Körper bewegt. Alles auf der Welt geschieht irgendwo und irgendwann: im Raum (wo?) und in der Zeit (wann?). Wenn wir dem Referenzkörper eine Methode zur Zeitmessung – eine Uhr – hinzufügen, erhalten wir das Koordinatensystem, das die Position des Körpers bestimmt Referenzsystem. Mit dessen Hilfe können Sie beurteilen, ob sich ein Körper bewegt oder ruht.

Relativität der Bewegung

Der Astronaut flog ins Weltall. Befindet es sich im Ruhe- oder Bewegungszustand? Wenn wir es relativ zum Freund des Kosmonauten betrachten, der sich in der Nähe befindet, wird er ruhen. Und relativ zu einem Beobachter auf der Erde bewegt sich der Astronaut mit enormer Geschwindigkeit. Das Gleiche gilt für das Reisen mit der Bahn. Mit Blick auf die Menschen im Zug sitzen Sie regungslos da und lesen ein Buch. Aber im Verhältnis zu den Daheimgebliebenen bewegt man sich mit der Geschwindigkeit eines Zuges.

Beispiele für die Wahl eines Referenzkörpers, relativ zu dem sich in Abbildung a) der Zug bewegt (relativ zu den Bäumen), in Abbildung b) der Zug relativ zum Jungen ruht.

Im Wagen sitzend warten wir auf die Abfahrt. Im Fenster beobachten wir den Zug auf einem Parallelgleis. Wenn es sich in Bewegung setzt, ist es schwierig zu erkennen, wer sich bewegt – unser Waggon oder der Zug vor dem Fenster. Um eine Entscheidung zu treffen, muss beurteilt werden, ob wir uns relativ zu anderen stationären Objekten außerhalb des Fensters bewegen. Wir bewerten den Zustand unseres Wagens relativ zu verschiedenen Referenzsystemen.

Veränderliche Verschiebung und Geschwindigkeit in unterschiedlichen Bezugssystemen

Verschiebung und Geschwindigkeit ändern sich beim Übergang von einem Bezugssystem zu einem anderen.

Die Geschwindigkeit einer Person relativ zum Boden (ein fester Bezugsrahmen) ist im ersten und zweiten Fall unterschiedlich.

Regel zum Hinzufügen von Geschwindigkeiten: Die Geschwindigkeit eines Körpers relativ zu einem festen Bezugssystem ist die Vektorsumme der Geschwindigkeit des Körpers relativ zu einem sich bewegenden Bezugssystem und der Geschwindigkeit des sich bewegenden Bezugssystems relativ zu einem stationären.

Ähnlich dem Verschiebungsvektor. Regel zum Hinzufügen von Bewegungen: Die Verschiebung eines Körpers relativ zu einem festen Bezugssystem ist die Vektorsumme der Verschiebung des Körpers relativ zu einem bewegten Bezugssystem und der Verschiebung eines bewegten Bezugssystems relativ zu einem stationären.

Lassen Sie eine Person in der Richtung (oder entgegen) der Zugbewegung am Waggon entlanggehen. Der Mensch ist ein Körper. Die Erde ist ein fester Bezugsrahmen. Der Wagen ist ein beweglicher Bezugsrahmen.

Änderung der Flugbahn in verschiedenen Referenzsystemen

Die Bewegungsbahn eines Körpers ist relativ. Betrachten Sie zum Beispiel den Propeller eines Hubschraubers, der zur Erde absteigt. Ein Punkt auf dem Propeller beschreibt einen Kreis im Bezugssystem des Hubschraubers. Die Flugbahn dieses Punktes im Bezugssystem der Erde ist eine Schraubenlinie.

Vorwärtsbewegung

Die Bewegung eines Körpers ist eine zeitliche Veränderung seiner Position im Raum relativ zu anderen Körpern. Jeder Körper hat manchmal eine bestimmte Größe verschiedene Punkte Körper befinden sich an verschiedenen Orten im Raum. Wie bestimmt man die Position aller Punkte des Körpers?

ABER! Manchmal ist es nicht notwendig, die Position jedes Punktes am Körper anzugeben. Lassen Sie uns überlegen ähnliche Fälle. Dies ist beispielsweise nicht erforderlich, wenn sich alle Punkte des Körpers in die gleiche Richtung bewegen.

Alle Ströme von Koffer und Auto bewegen sich in die gleiche Richtung.

Man nennt die Bewegung eines Körpers, bei der sich alle seine Punkte gleich bewegen progressiv

Materieller Punkt

Es besteht keine Notwendigkeit, die Bewegung jedes einzelnen Körperpunkts zu beschreiben, selbst wenn seine Abmessungen im Vergleich zur zurückgelegten Strecke sehr klein sind. Zum Beispiel ein Schiff, das den Ozean überquert. Bei der Beschreibung der Bewegung von Planeten und Himmelskörpern relativ zueinander berücksichtigen Astronomen weder ihre Größe noch ihre eigene Bewegung. Obwohl beispielsweise die Erde riesig ist, ist sie im Verhältnis zur Entfernung zur Sonne vernachlässigbar.

Es besteht keine Notwendigkeit, die Bewegung jedes einzelnen Körperpunkts zu berücksichtigen, wenn sie nicht die Bewegung des gesamten Körpers beeinflussen. Ein solcher Körper kann durch einen Punkt dargestellt werden. Es ist, als ob wir die gesamte Substanz des Körpers auf einen Punkt konzentrieren. Wir erhalten ein Modell des Körpers, ohne Abmessungen, aber mit Masse. Das ist es materieller Punkt.

Derselbe Körper kann mit einigen seiner Bewegungen als materieller Punkt betrachtet werden, mit anderen jedoch nicht. Wenn beispielsweise ein Junge von zu Hause zur Schule geht und dabei eine Strecke von 1 km zurücklegt, kann er in dieser Bewegung als materieller Punkt betrachtet werden. Aber wenn derselbe Junge Übungen durchführt, kann er nicht mehr als Punkt betrachtet werden.

Erwägen Sie einen Umzug von Sportlern

In diesem Fall kann der Sportler durch einen materiellen Punkt modelliert werden

Im Falle eines Sportlers, der ins Wasser springt (Bild rechts), ist eine punktuelle Modellierung nicht möglich, da die Bewegung des gesamten Körpers von jeder Position der Arme und Beine abhängt

Das Wichtigste, woran man sich erinnern sollte

1) Die Position des Körpers im Raum wird relativ zum Referenzkörper bestimmt;
2) Es ist notwendig, die Achsen (ihre Richtungen) anzugeben, d. h. ein Koordinatensystem, das die Koordinaten des Körpers definiert;
3) Die Bewegung des Körpers wird relativ zum Bezugssystem bestimmt;
4) In verschiedenen Bezugssystemen kann die Geschwindigkeit eines Körpers unterschiedlich sein;
5) Was ist ein materieller Punkt?

Eine komplexere Situation beim Hinzufügen von Geschwindigkeiten. Lassen Sie einen Mann einen Fluss in einem Boot überqueren. Das Boot ist der untersuchte Körper. Der feste Bezugsrahmen ist die Erde. Der bewegte Bezugsrahmen ist der Fluss.

Die Geschwindigkeit des Bootes relativ zum Boden ist eine Vektorsumme. Sie wird nach dem Parallelogrammgesetz gefunden, wie die Hypotenuse zweier Beine.

Übungen

Eine Kolonne von mit gleicher Geschwindigkeit fahrenden Autos fährt an einem stehenden Radfahrer vorbei. Bewegt sich jedes Auto relativ zum Radfahrer? Bewegt sich ein Auto relativ zu einem anderen Auto? Bewegt sich der Radfahrer relativ zum Auto?

Mathematisch gesehen wird die Bewegung eines Körpers (oder eines materiellen Punktes) in Bezug auf einen gewählten Bezugsrahmen durch Gleichungen beschrieben, die festlegen, wie sie sich im Laufe der Zeit ändert T Koordinaten, die die Position des Körpers (Punktes) in diesem Bezugssystem bestimmen. Diese Gleichungen werden Bewegungsgleichungen genannt. Beispielsweise wird in den kartesischen Koordinaten x, y, z die Bewegung eines Punktes durch die Gleichungen , , bestimmt.

In der modernen Physik ist jede Bewegung relativ, und die Bewegung eines Körpers sollte nur in Bezug auf einen anderen Körper (Bezugskörper) oder Körpersystem betrachtet werden. Es ist beispielsweise unmöglich anzugeben, wie sich der Mond im Allgemeinen bewegt, Sie können seine Bewegung nur beispielsweise in Bezug auf die Erde, die Sonne, Sterne usw. bestimmen.

Andere Definitionen

Manchmal – insbesondere in der Kontinuumsmechanik und allgemeine Theorie Relativitätstheorie - Das Referenzsystem ist nicht mit einem Körper verbunden, sondern mit einem Kontinuum aus Realem oder Imaginärem Basic Referenzkörper, die auch das Koordinatensystem definieren. Weltlinien von Referenzkörpern „überstreichen“ die Raumzeit und stellen in diesem Fall eine Kongruenz her, in Bezug auf die die Ergebnisse von Messungen betrachtet werden können.

Relativität der Bewegung

Relativität der mechanischen Bewegung– Dies ist die Abhängigkeit der Bewegungsbahn eines Körpers, der zurückgelegten Strecke, der Verschiebung und der Geschwindigkeit von der Wahl des Bezugssystems.

Bewegte Körper verändern ihre Position relativ zu anderen Körpern. Die Position eines Autos, das mit hoher Geschwindigkeit auf einer Autobahn fährt, ändert sich relativ zu den Markierungen auf Kilometerpfosten, die Position eines Schiffes, das in Küstennähe im Meer fährt, ändert sich relativ zur Küstenlinie und die Bewegung eines über dem Boden fliegenden Flugzeugs kann anhand dieser beurteilt werden Änderungen seiner Position relativ zur Erdoberfläche. Mechanisches Uhrwerk ist der Prozess der Veränderung der relativen Position von Körpern im Raum im Laufe der Zeit. Es lässt sich zeigen, dass sich derselbe Körper relativ zu anderen Körpern unterschiedlich bewegen kann.

Man kann also nur dann sagen, dass sich ein Körper bewegt, wenn klar ist, gegenüber welchem ​​anderen Körper – dem Bezugskörper – sich seine Position geändert hat.

Absoluter Bezugsrahmen

In der Physik wird oft ein bestimmtes Bezugssystem als das bequemste (privilegierteste) im Rahmen der Lösung eines bestimmten Problems angesehen – dies wird durch die Einfachheit der Berechnungen oder der Aufzeichnung von Gleichungen für die Dynamik von Körpern und Feldern darin bestimmt. Typischerweise hängt diese Möglichkeit mit der Symmetrie des Problems zusammen.

Andererseits glaubte man früher, dass es ein gewisses „grundlegendes“ Bezugssystem gäbe, das sich durch die Einfachheit der Erfassung der Naturgesetze von allen anderen Systemen unterscheidet. Zum Beispiel Physiker des 19. Jahrhunderts. glaubte, dass das System, in Bezug auf das der Äther der Maxwellschen Elektrodynamik ruht, privilegiert sei, und nannte es daher das Absolute Reference System (AFR). In modernen Konzepten existiert kein derart unterschiedenes Bezugssystem, da die in Tensorform ausgedrückten Naturgesetze in allen Bezugssystemen – also an allen Punkten des Raumes und zu allen Zeitpunkten – die gleiche Form haben. Diese Bedingung – die lokale Raum-Zeit-Invarianz – ist eine der nachweisbaren Grundlagen der Physik.

siehe auch

Anmerkungen

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Referenzsystem“ ist:

BEZUGSRAHMEN- eine Menge eines bedingt unveränderlichen Systems realer oder abstrakter Körper, mit denen es verbunden ist (siehe), und einer Uhr, die in einem bestimmten Koordinatensystem ruht. Ein solches System ermöglicht es, die Position oder Bewegung des untersuchten Körpers relativ zu ihm zu bestimmen (Millionen... ... Große Polytechnische Enzyklopädie

Bezugsrahmen- - [A. S. Goldberg. Englisch-Russisches Energiewörterbuch. 2006] Energiethemen im Allgemeinen EN-Referenzsystem ... Leitfaden für technische Übersetzer

In der Mechanik ein Satz von Koordinatensystemen und Uhren, die einem Körper zugeordnet sind und in Bezug auf die Bewegung (oder das Gleichgewicht) einiger anderer materieller Punkte oder Körper untersucht werden. Jede Bewegung ist relativ und die Bewegung des Körpers... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Bezugsrahmen- atskaitos sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Bezugsrahmen; Referenzsystem vok. Bezugssystem, n rus. Bezugsrahmen, f pranc. système de référence, m … Fizikos terminų žodynas

Bezugsrahmen- Ein mit einem oder mehreren starren Körpern verknüpftes Koordinatensystem, in Bezug auf das die Position anderer Körper (bzw mechanische Systeme) zu anderen Zeiten... Polytechnisches terminologisches Erklärungswörterbuch

In der Mechanik ein Satz von Koordinatensystemen und synchronisierten Uhren, die einem Körper zugeordnet sind und in Bezug auf die Bewegung (oder das Gleichgewicht) einiger anderer materieller Punkte oder Körper untersucht werden. Bei Dynamikproblemen spielen ... ... eine herausragende Rolle. Enzyklopädisches Wörterbuch

Ein realer oder fiktiver starrer Körper mit einem damit verbundenen Koordinatensystem, der mit einer Uhr ausgestattet ist und dazu dient, die Position der untersuchten physikalischen Objekte im Raum zu bestimmen. Objekte (Partikel, Körper usw.) in verschiedenen Typen. Augenblicke. Oftmals unter S. o. verstehen... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

In der Mechanik eine Reihe von Koordinatensystemen und Synchronisation. Mit dem Körper verbundene Uhren, in Bezug auf Rum, wird die Bewegung (oder das Gleichgewicht) von k.n. untersucht. andere materielle Punkte oder Körper. Bei Problemen der Dynamik spielt die Trägheit die vorherrschende Rolle... ... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

Bezugsrahmen- – der äußere Kontext, in dem ein bestimmtes Ereignis auftritt und daher in Bezug auf den es interpretiert oder bewertet wird. Ein solcher Kontext könnte beispielsweise eine soziale Situation sein, in der eine Person handelt: In einer Situation... ... Enzyklopädisches Wörterbuch der Psychologie und Pädagogik

Trägheitsreferenzsystem- ein Bezugssystem, in dem das Trägheitsgesetz gilt: Ein materieller Punkt befindet sich, wenn keine Kräfte auf ihn einwirken (oder gegenseitig ausgeglichene Kräfte wirken), in einem Ruhe- oder Gleichförmigkeitszustand geradlinige Bewegung. Jedes System... ... Konzepte moderne Naturwissenschaft. Glossar der Grundbegriffe

Mechanisches Uhrwerk ist eine Änderung der Position eines Körpers im Raum relativ zu anderen Körpern.

Zum Beispiel bewegt sich ein Auto auf der Straße. Es sind Leute im Auto. Menschen bewegen sich mit dem Auto entlang der Straße. Das heißt, Menschen bewegen sich im Raum relativ zur Straße. Aber relativ zum Auto selbst bewegen sich die Menschen nicht. Das wird angezeigt.

Hauptarten mechanischer Uhrwerke:

Vorwärtsbewegung- Dies ist die Bewegung eines Körpers, bei der sich alle seine Punkte gleich bewegen.

Dasselbe Auto bewegt sich beispielsweise vorwärts auf der Straße. Genauer gesagt führt nur die Karosserie des Autos eine Translationsbewegung aus, während die Räder eine Rotationsbewegung ausführen.

Rotationsbewegung ist die Bewegung eines Körpers um eine bestimmte Achse. Bei einer solchen Bewegung bewegen sich alle Punkte des Körpers auf Kreisen, deren Mittelpunkt diese Achse ist.

Die erwähnten Räder führen eine Rotationsbewegung um ihre Achsen aus und gleichzeitig führen die Räder zusammen mit der Karosserie eine Translationsbewegung aus. Das heißt, das Rad führt eine Drehbewegung relativ zur Achse und eine Translationsbewegung relativ zur Straße aus.

Oszillierende Bewegung- Dabei handelt es sich um eine periodische Bewegung, die abwechselnd in zwei entgegengesetzte Richtungen erfolgt.

Beispielsweise führt ein Pendel in einer Uhr eine Schwingbewegung aus.

Progressiv und Rotationsbewegung- die einfachsten Arten mechanischer Bewegungen.

Alle Körper im Universum bewegen sich, daher gibt es keinen Körper, der absolut ruht. Aus dem gleichen Grund ist es möglich, nur relativ zu einem anderen Körper festzustellen, ob sich ein Körper bewegt oder nicht.

Zum Beispiel bewegt sich ein Auto auf der Straße. Die Straße befindet sich auf dem Planeten Erde. Die Straße ist still. Daher ist es möglich, die Geschwindigkeit eines Autos relativ zu einer stehenden Straße zu messen. Aber die Straße ist relativ zur Erde stationär. Allerdings dreht sich die Erde selbst um die Sonne. Folglich dreht sich auch die Straße zusammen mit dem Auto um die Sonne. Folglich führt das Auto nicht nur eine Translationsbewegung aus, sondern auch eine Rotationsbewegung (relativ zur Sonne). Aber relativ zur Erde macht das Auto nur eine translatorische Bewegung. Das zeigt Relativität der mechanischen Bewegung.

Relativität der mechanischen Bewegung– Dies ist die Abhängigkeit der Flugbahn des Körpers, der zurückgelegten Strecke, der Bewegung und der Geschwindigkeit von der Wahl Referenzsysteme.

Materieller Punkt

In vielen Fällen kann die Größe eines Körpers vernachlässigt werden, da die Abmessungen dieses Körpers klein sind im Vergleich zu der Entfernung, die dieser Körper zurücklegt, oder im Vergleich zur Entfernung zwischen diesem Körper und anderen Körpern. Um Berechnungen zu vereinfachen, kann ein solcher Körper herkömmlicherweise als materieller Punkt betrachtet werden, der die Masse dieses Körpers hat.

Materieller Punkt ist ein Körper, dessen Abmessungen unter gegebenen Bedingungen vernachlässigt werden können.

Das Auto, das wir schon oft erwähnt haben, kann als materieller Punkt relativ zur Erde betrachtet werden. Wenn sich jedoch eine Person in diesem Auto bewegt, ist die Größe des Autos nicht mehr zu vernachlässigen.

Bei der Lösung physikalischer Probleme betrachten wir in der Regel die Bewegung eines Körpers als Bewegung eines materiellen Punktes und operieren mit Konzepten wie der Geschwindigkeit eines materiellen Punktes, der Beschleunigung eines materiellen Punktes, dem Impuls eines materiellen Punktes, der Trägheit eines materiellen Punktes usw.

Bezugsrahmen

Ein materieller Punkt bewegt sich relativ zu anderen Körpern. Der Körper, in Bezug auf den diese mechanische Bewegung betrachtet wird, wird als Referenzkörper bezeichnet. Referenzkörper werden je nach den zu lösenden Aufgaben willkürlich ausgewählt.

Mit dem Referenzkörper verknüpft Koordinatensystem, der der Bezugspunkt (Ursprung) ist. Das Koordinatensystem hat je nach Fahrbedingungen 1, 2 oder 3 Achsen. Die Position eines Punktes auf einer Linie (1 Achse), einer Ebene (2 Achsen) oder im Raum (3 Achsen) wird durch eine, zwei bzw. drei Koordinaten bestimmt. Um zu jedem Zeitpunkt die Position des Körpers im Raum zu bestimmen, ist es auch notwendig, den Beginn der Zeitzählung festzulegen.

Bezugsrahmen ist ein Koordinatensystem, ein Referenzkörper, dem das Koordinatensystem zugeordnet ist, und ein Gerät zur Zeitmessung. Dabei wird die Bewegung des Körpers relativ zum Bezugssystem betrachtet. Im selben Körper, relativ verschiedene Körper Bezugspunkt in verschiedenen Koordinatensystemen kann es völlig unterschiedliche Koordinaten geben.

Bewegungsbahn hängt auch von der Wahl des Referenzsystems ab.

Arten von Referenzsystemen kann unterschiedlich sein, beispielsweise ein festes Bezugssystem, ein bewegtes Bezugssystem, ein inertiales Bezugssystem, ein nicht-inertiales Bezugssystem.