Центробежная сила инерции

Если тело находится во вращающейся системе координат, то следует вспомнить, что равномерное вращение с постоянной угловой скоростью — это движение с центростремительным ускорением, величина которого равна а_цс. = v²/r = со²г (см. раздел 3 настоящей главы). Следовательно, на все тела в такой системе действует сила инерции.

или в векторной форме —.

Рассмотрим те же примеры, которые приводились в разделе 3, но теперь будем рассуждать относительно вращающейся системы координат х’у

Пример 1. Пусть груз лежит на вращающемся диске. Теперь не надо искать центростремительную силу F_UCI которая заставляла бы тело заворачивать. Груз относительно диска покоится и никуда не заворачивает. Но все же при быстром вращении (большой угловой скорости системы со) мы заметим, что груз соскальзывает с диска. Его срывает с места сила инерции, когда она становится больше силы трения (рис. 2.51, а).

Пример 2. При вращении груза на веревке в горизонтальной плоскости (рис. 2.51, б) в системе х’у на груз действуют сила натяжения веревки и сила инерции F". Они уравновешивают друг друга, и тело (относительно вращающейся вместе с ним системы ху) покоится.

Пример 3. В случае конического маятника (рис. 2.51, в), если решать задачу в системе координат, вращающейся вместе с ним, на грузик будут действовать три силы — сила натяжения веревки F_H, сила тяжести F™ и сила инерции F". F" и F™ можно заменить их равнодействующей R. Груз в этой системе будет покоится, так как все три силы уравновешивают друг друга F" = - R.

В задаче с грузом, вращающемся на веревке в вертикальной плоскости (рис. 2.51, г), в верхней и в нижней точках все три силы уравновешивают друг друга. При этом F" и ?_тж одинаковы в обеих точках, a F_H — различна.

Можно рассмотреть и другие случаи, разобранные в разделе «Равномерное движение по окружности» (см. рис. 2.22), но теперь относительно вращающейся системы координат, с учетом силы инерции F".

Рис. 2.51 движется равномерно.