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Der Bezugskörper wird zusammen mit einer Reihe von Instrumenten zur Zeit- und Entfernungsmessung als Bezugsrahmen bezeichnet.
Der Bezugskörper, das ihm zugeordnete Koordinatensystem und das Gerät zur Zeitmessung (Uhr) bilden das Bezugssystem. IMiMgl As wird die Länge des zurückgelegten Weges genannt.
Der Bezugskörper bildet zusammen mit der darauf platzierten Uhr einen Bezugsrahmen.
Referenzkörper ist ein Körper, der bedingt als bewegungslos akzeptiert wird.
Der Referenzkörper, dem das eine oder andere Koordinatensystem zugeordnet ist, wird bedingt als bewegungslos betrachtet, und die Bewegung anderer Körper wird relativ dazu untersucht. Betrachtet man beispielsweise eine auf einem Tisch liegende Kugel, so kann man als Bezugskörper den Tisch oder die Raumwände nehmen. Tatsächlich nehmen der Tisch und der Raum an der täglichen Rotation der Erde um ihre Achse und zusammen mit der Erde an der jährlichen Bewegung in einer geschlossenen Umlaufbahn um die Sonne teil. Ob sich ein gegebener Körper bewegt oder ruht, wird also nur durch den Referenzkörper bestimmt, in Bezug auf den seine Bewegung betrachtet wird.
Bezugskörper oder Koordinatensysteme - eine große Vielfalt: Sie können die Bewegung relativ zu allem beschreiben. Als Sonderklasse haben Physiker jedoch schon lange Referenzkörper identifiziert, die sich durch Trägheit bewegen. Sie werden so genannt - Trägheits- oder Galileische Koordinatensysteme.
Referenzkörper können die Erde, die Sonne, Sterne und andere Körper sein. Die Beschreibung der Bewegung des Körpers hängt von der Wahl des Bezugskörpers ab. Beispielsweise befindet sich ein in einem Waggon eines fahrenden Zuges sitzender Fahrgast in Ruhe, wenn als Bezugskörper die Wand des Waggons gewählt wird. Ist der Bezugskörper das Bahnhofsgebäude, so befindet sich der Fahrgast relativ dazu in Bewegung. In der Natur gibt es keine festen Körper. Ein Körper, der relativ zu einigen Körpern in Ruhe ist, bewegt sich relativ zu anderen Körpern. Es gibt keinen absoluten Frieden in der Natur. Die mechanische Bewegung eines Körpers ist wie der Ruhezustand relativ.
Der Referenzkörper ist der Körper (Körpersystem), relativ zu dem die Lage des uns interessierenden Objekts im Raum bestimmt wird.
Dreht sich der Referenzkörper gleichmäßig, so sind keine äußeren Kräfte erforderlich, um diese Bewegung aufrechtzuerhalten, und das System kann als geschlossen betrachtet werden. Allerdings erfahren die dort befindlichen Körper (aus Sicht eines Beobachters im NIRS) die Wirkung von zentrifugalen Trägheitskräften, wenn sie relativ zum Bezugssystem bewegungslos sind.
Verbinden wir den Bezugskörper mit der Erde und richten wir die y-Achse nach unten.
Wir wählen den Bezugskörper aus, relativ zu dem wir die Bewegung betrachten.
Wir nehmen den Fahrgast als Bezugskörper und richten die Koordinatenachse entlang der Bewegung des entgegenkommenden Zuges.
Die Gesamtheit aus Bezugskörper und den ihm zugeordneten Koordinaten und den miteinander synchronisierten Uhren bilden das sogenannte Bezugssystem. Das Konzept eines Bezugsrahmens ist grundlegend in der Physik. Die räumlich-zeitliche Beschreibung von Bewegung mit Hilfe von Entfernungen und Zeitintervallen ist nur möglich, wenn ein bestimmter Bezugsrahmen gewählt wird.
Dem Bezugskörper kann ein beliebiges Koordinatensystem zugeordnet werden; verwenden meistens ein rechteckiges (kartesisches) System. Ein physischer Körper, dessen Abmessungen und innere Struktur bei der Untersuchung seiner Bewegung ignoriert werden können, wird als materieller Punkt bezeichnet.
Mathematisch wird die Bewegung eines Körpers (oder eines materiellen Punktes) in Bezug auf ein gewähltes Bezugssystem durch Gleichungen beschrieben, die das Wie festlegen t Koordinaten, die die Position des Körpers (Punkte) in diesem Bezugssystem bestimmen. Diese Gleichungen werden Bewegungsgleichungen genannt. Beispielsweise wird in 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 (Referenzkörper) oder Körpersystem betrachtet werden. Es ist zum Beispiel unmöglich anzugeben, wie sich der Mond im Allgemeinen bewegt, man kann nur seine Bewegung zum Beispiel in Bezug auf die Erde, die Sonne, die Sterne usw. bestimmen.
Andere Definitionen
Manchmal - besonders in der Kontinuumsmechanik u Allgemeine Theorie Relativität - das Bezugssystem ist nicht mit einem Körper verbunden, sondern mit einem Kontinuum von Realem oder Imaginärem Basic Referenzkörper, die auch das Koordinatensystem definieren. Die Weltlinien der Referenzkörper „überstreichen“ die Raumzeit und stellen dabei eine Kongruenz ein, bezüglich der die Messergebnisse betrachtet werden können.
Relativität der Bewegung
Relativität der mechanischen Bewegung- dies ist die Abhängigkeit der Flugbahn des Körpers, des zurückgelegten Wegs, der Verschiebung und der Geschwindigkeit von der Wahl des Bezugssystems.
Bewegte Körper ändern ihre Position relativ zu anderen Körpern. Die Position eines auf der Autobahn rasenden Autos ändert sich relativ zu den Markierungen auf den Kilometerpfosten, die Position eines im Meer nahe der Küste schwimmenden Schiffes ändert sich relativ zur Küstenlinie, und die Bewegung eines Flugzeugs, das über dem Boden fliegt, kann beurteilt werden durch die Änderung seiner Position relativ zur Erdoberfläche. Mechanische Bewegung ist der Prozess der Änderung 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, relativ zu welchem anderen Körper – dem Bezugskörper – sich seine Position geändert hat.
Absolutes Bezugssystem
In der Physik wird eine SO oft als die bequemste (privilegierte) im Rahmen der Lösung eines bestimmten Problems angesehen - dies wird durch die Einfachheit der Berechnungen oder das Schreiben der Gleichungen der Dynamik von Körpern und Feldern darin bestimmt. Normalerweise ist diese Möglichkeit mit der Symmetrie des Problems verbunden.
Andererseits glaubte man bisher, dass es einen gewissen „fundamentalen“ Bezugsrahmen gibt, die Einfachheit der Schrift, in der sich die Naturgesetze von allen anderen Systemen unterscheiden. Zum Beispiel die Physiker des 19. Jahrhunderts Es wurde angenommen, dass das System, relativ zu dem der Äther von Maxwells Elektrodynamik ruht, privilegiert ist, und deshalb wurde es das Absolute Referenzsystem (AFR) genannt. BEI zeitgenössische Ideen kein derart herausgegriffener Bezugsrahmen existiert, da die in Tensorform ausgedrückten Naturgesetze in allen Bezugsrahmen, also an allen Punkten im Raum und zu allen Zeitpunkten, die gleiche Form haben. Diese Bedingung – lokale Raum-Zeit-Invarianz – ist eine der überprüfbaren Grundlagen der Physik.
siehe auch
Anmerkungen
Wikimedia-Stiftung. 2010 .
Sehen Sie, was das "Referenzsystem" in anderen Wörterbüchern ist:
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Referenzsystem- - [A. S. Goldberg. Englisch-Russisches Energie-Wörterbuch. 2006] Themen Energie allgemein EN Referenzsystem … Handbuch für technische Übersetzer
In der Mechanik ein Satz von Koordinatensystemen und Uhren, die einem Körper zugeordnet sind, in Bezug auf den die Bewegung (oder das Gleichgewicht) einiger anderer materieller Punkte oder Körper untersucht wird. Jede Bewegung ist relativ, und die Bewegung des Körpers ... ... Große sowjetische Enzyklopädie
Referenzsystem- atskaitos sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angel. Bezugsrahmen; Referenzsystem {f} Bezugssystem, n rus. Bezugssystem, fpranc. système de reference, m … Fizikos terminų žodynas
Referenzsystem- Koordinatensystem, das einem starren Körper (Körper) zugeordnet ist, in Bezug auf das die Position anderer Körper (bzw mechanische Systeme) zu anderen Zeiten... Polytechnisches terminologisches erklärendes Wörterbuch
In der Mechanik ein Satz von Koordinatensystemen und synchronisierten Uhren, die einem Körper zugeordnet sind, in Bezug auf den die Bewegung (oder das Gleichgewicht) einiger anderer materieller Punkte oder Körper untersucht wird. Bei den Problemen der Dynamik spielen ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch
Ein realer oder bedingter Festkörper, dem ein Koordinatensystem zugeordnet ist, der mit einer Uhr ausgestattet ist und zur Bestimmung der Position des untersuchten Körpers im Raum verwendet wird. Objekte (Teilchen, Körper etc.) in Zersetzung Zeitpunkte. Oft unter S. etwa. verstehe... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch
In der Mechanik die Gesamtheit des Koordinatensystems und synchronisiert. Stunden mit dem Körper verbunden, in Bezug auf Roma wird die Bewegung (oder das Gleichgewicht) studiert Ph.D. andere materielle Punkte oder Körper. In den Problemen der Dynamik spielt die Trägheit die vorherrschende Rolle ... ... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch
Referenzsystem- ist der äußere Kontext, in dem ein bestimmtes Ereignis auftritt und in Bezug auf das es interpretiert oder bewertet wird. Ein solcher Kontext kann beispielsweise eine soziale Situation sein, in der ein Individuum handelt: In einer Situation ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch der Psychologie und Pädagogik
Referenzsystem inertial- ein Bezugssystem, in dem das Trägheitsgesetz gilt: Ein materieller Punkt befindet sich, wenn keine Kräfte auf ihn wirken (oder gegenseitig ausgeglichene Kräfte wirken), in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung. Jedes System... Konzepte der modernen Naturwissenschaft. Glossar der Grundbegriffe
Da wir über Entfernungs- und Zeitmessungen sprechen und die entsprechenden Einheiten (Meter, Sekunden) gewählt haben, müssen wir uns darauf einigen, wie wir diese räumlichen und zeitlichen Entfernungen definieren. Die Position eines Objekts kann nur in Bezug auf einige andere Körper bestimmt werden. Von der Bewegung eines Objekts, dh von der Änderung seiner Position, können wir nur sprechen, wenn wir die Körper angeben, in Bezug auf die diese Position bestimmt wird.
Die Körper, die ausgewählt werden, um die Positionen aller anderen Objekte zu bestimmen, werden aufgerufen Bezugsstellen.
Als Bezugskörper können Sie einen beliebigen wählen fest, zum Beispiel drei rechtwinklig zueinander stehende Stahlstäbe (Abb. 1.10 ). Ferner wird auf dem Referenzkörper ein Punkt unterschieden, der als Referenzpunkt bezeichnet wird 0 und wählen Sie die Maßeinheiten für Entfernungen (in SI - Meter).
Reis. 1.10. Bezugsstelle
In der alltäglichen Praxis ist unsere Erde der natürliche Bezugskörper. Aber diese Wahl ist nicht die einzig mögliche. Oft ist es zweckmäßig, andere Referenzkörper wie die Sonne oder Sterne zu verwenden. Gegenüber verschiedene Körper Verweis auf die gleichen Objekte machen verschiedene Bewegungen. Es genügt, an den Streit um zwei astronomische Systeme zu erinnern - Ptolemäus und Kopernikus. Diese beiden Systeme Korrekt und sie unterscheiden sich im Wesentlichen nur in der Wahl der Bezugskörper, die Wahl der Sonne durch Kopernikus hat die Beschreibung der Bewegung der Planeten radikal vereinfacht, genau das ist sein Verdienst: Im Mittelalter war viel Mut erforderlich, um zu wählen die Sonne, und nicht die Erde als Referenzkörper, war es möglich, ins Feuer zu gehen.
Nach der Auswahl des Referenzkörpers kann die Position eines beliebigen Punktes angezeigt werden M im Raum kann durch eine gerichtete Strecke (Radiusvektor ) angegeben werden, die den Ursprung verbindet 0 mit einem bestimmten Punkt M. Aber ein Vektor ist ein abstraktes mathematisches Konzept, es wird mit physikalischer Bedeutung gefüllt, wenn wir ein Koordinatensystem einführen. Es kann ein kartesisches Rechtecksystem sein - drei zueinander senkrechte Achsen, deren Schnittpunkt mit dem Ursprung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist der Radiusvektor durch drei Projektionen , , des gegebenen Punktes gegeben M auf Koordinatenachsen genannt Vektorkomponenten. Es kann ein sphärisches, zylindrisches oder irgendein anderes Koordinatensystem sein, wobei derselbe Radiusvektor durch ein Tripel anderer Zahlen gegeben wird. Die Zahl Drei ist die Dimension unseres Raumes, also die Anzahl unabhängiger Koordinaten, die benötigt werden, um die Position eines Punktes zu bestimmen. Um die Koordinaten eines Punktes zu bestimmen, wird ein Gerät benötigt, um Entfernungen zu bestimmen, die wir herkömmlich nennen werden Lineal. Tatsächlich kann es sich um ein hölzernes Schullineal und einen Laser-Entfernungsmesser oder um etwas anderes handeln, das Entfernungen mit der erforderlichen Genauigkeit messen kann.
Videos 1.1. Kartesisches Koordinatensystem
Um die Zeit im Auge zu behalten, brauchen wir einige Batch-Prozesse in der Natur vorkommende oder von Menschenhand geschaffene Geräte. Wir werden solche Prozesse (Geräte mit solchen Prozessen) Uhren nennen. Bei der Lösung eines Problems ist es notwendig, sich auf die Wahl des Beginns des Countdowns zu einigen. Der Beginn des Countdowns ist willkürlich gewählt: Sie können die Zeit von der Erschaffung der Welt oder von der Gründung Roms oder von der Geburt Christi oder von der Flucht Mohammeds aus Mekka usw. erfolgreich durchführen , weniger erfolgreich und völlig erfolglos. Erfolgreich - nicht erfolgreich bestimmt, wie einfach, klar und transparent die Lösung des betrachteten Problems ist. Im Gegensatz zum dreidimensionalen Raum ist die Zeit eindimensional, sodass es neben dem Ursprung der Zeit ausreicht, nur Maßeinheiten (Sekunden) zu wählen.
Um die Zeit zu zählen, brauchen wir eine Art periodischer Prozesse, die in der Natur oder von Menschen geschaffenen Geräten ablaufen. Solche Prozesse (Geräte mit solchen Prozessen) werden wir nennen Std.. Bei der Lösung eines Problems ist es notwendig, sich auf die Wahl des Beginns des Countdowns zu einigen. Der Beginn des Countdowns ist willkürlich gewählt: Sie können die Zeit von der Erschaffung der Welt oder von der Gründung Roms oder von der Geburt Christi oder von der Flucht Mohammeds aus Mekka usw. zählen. Wie in der Praxis führt die Willkür der Wahl immer dazu, dass es - die Wahl erfolgreich, weniger erfolgreich und völlig erfolglos getroffen werden kann. Erfolgreich - nicht erfolgreich bestimmt, wie einfach, klar und transparent die Lösung des betrachteten Problems ist. Im Gegensatz zum dreidimensionalen Raum ist die Zeit eindimensional, sodass es neben dem Ursprung der Zeit ausreicht, nur Maßeinheiten (Sekunden) zu wählen.
Ein Referenzkörper, der mit einem Koordinatensystem und einer Uhr ausgestattet ist, wird genannt Referenzsystem..
Ein Beispiel für ein Referenzsystem ist in Abb. 1 dargestellt. 1.11.
Reis. 1.11. Referenzsystem
Das Bezugssystem wird oft mit dem Koordinatensystem identifiziert, was fast nie zu Missverständnissen führt. Allerdings muss man verstehen, dass dies noch nicht dasselbe ist: Bei gleichem Bezugskörper, Lineal und Uhr kann das Koordinatensystem kartesisch, sphärisch oder was auch immer sein.
BEI klassische Mechanik, formuliert in moderne Form I. Newton , soll absoluter Charakter von Raum und Zeit. Mit anderen Worten, in der klassischen Mechanik geht man davon aus, dass die gemessenen Entfernungen und Zeitintervalle nicht von der Wahl des Bezugssystems abhängen. Nehmen wir an, wenn in dem mit der Erde verbundenen Bezugsrahmen die Entfernung von Moskau nach Tallinn liegt 860km, dann wird davon ausgegangen, dass dies das Ergebnis von Messungen ist, die in Bezug auf das den Sternen zugeordnete Bezugssystem durchgeführt werden. Diese so natürlich scheinenden Sätze folgen streng genommen nur aus unseren praktische Erfahrung, relativ begrenzt kurze Distanzen, Zeiten und niedrige Geschwindigkeiten. Anschließend wurden sie durch die Relativitätstheorie revidiert.
Historisch gesehen ist der allererste Abschnitt der Physik die Mechanik. Die Mechanik beschreibt die Bewegung von Körpern, die wichtigste Rolle in diesem Abschnitt spielt der Bezugsrahmen.
In der Mechanik versteht man unter dem Begriff der Bewegung eine Veränderung der Lage eines Körpers relativ zueinander im Laufe der Zeit. Dementsprechend ist es unmöglich, die Flugbahn des Körpers zu verfolgen, ohne einen Referenzpunkt oder ein anderes Koordinatensystem zu haben. Außerdem wird ein Zeitbezugssystem benötigt, um das Uhrwerk zu fixieren. Ein Bezugssystem in der Mechanik ist ein Satz aus einem Koordinatensystem, das einem Körper oder einer Gruppe von Körpern zugeordnet ist, und einem Zeitbezugssystem, relativ zu dem die Bewegung (oder Ruhe) eines anderen Körpers betrachtet werden kann.
Anhand von Beispielen kosmischer Skalen ist leicht zu verstehen, was ein Referenzsystem ist und wie wichtig seine Wahl ist. Jeder weiß, dass sich der Mond auf einer fast kreisförmigen Bahn um die Erde bewegt. Dementsprechend einfach sieht die Bewegung eines natürlichen Satelliten im Bezugsrahmen unseres Planeten aus. Versuchen Sie sich nun vorzustellen, wie die Bewegung des Mondes aussieht, wenn das Koordinatensystem der Sonne zugeordnet ist.
Trägheitssysteme
Als Trägheitssysteme werden Bezugssysteme bezeichnet, bei denen der Körper ohne auf ihn einwirkende Kräfte (oder mit dem Gesamtwert der auf ihn einwirkenden Kräfte gleich Null) entweder einen Ruhezustand beibehält oder gleichförmig bleibt geradlinige Bewegung(das heißt, es bewegt sich durch Trägheit, daher der Name). Die Existenz solcher Bezugsrahmen wird durch Newtons erstes Gesetz postuliert. Diese Systeme sind für die meisten geeignet einfache Beschreibung Körperbewegungen.
Das Inertialsystem ist nur ideal mathematisches Modell. Es ist physikalisch unmöglich, ein solches Referenzsystem zu finden. Zur Beschreibung werden die verschiedenen Prozesse verwendet verschiedene Systeme Hinweis. Darüber hinaus kann der Referenzrahmen in einigen Fällen als träge und in anderen als nicht träge betrachtet werden. Tatsache ist, dass manchmal der durch die Nichtträgheit des Systems verursachte Berechnungsfehler unbedeutend ist und vernachlässigt werden kann.
Nicht-Trägheits-Bezugsrahmen
Sowohl Trägheits- als auch Nicht-Trägheits-Bezugsrahmen sind mit dem Planeten Erde verbunden. Gleichzeitig muss man verstehen, dass die Annahme, dass die Erde ein Inertialsystem ist, entsprechend kosmische Skala sehr grob. Dennoch reicht diese grobe Annäherung aus, um viele Prozesse zu beschreiben, die auf der Oberfläche des Planeten ablaufen. Insbesondere die Bewegung von Landtransporten, die Bewegung von Kugeln auf einem Billardtisch usw. werden in dieser Annäherung exakt beschrieben.
Die Erde bewegt sich um ihre eigene Achse. Diese Bewegung muss beispielsweise beim Start von Raumfahrzeugen berücksichtigt werden. In dem der Erde zugeordneten Bezugssystem macht eine vertikal gestartete Rakete auch eine scheinbare Bewegung in horizontaler Richtung. Das ist logisch: Der Startplatz der Rakete verschiebt sich aufgrund ihrer Rotation mit der gesamten Oberfläche des Planeten. Solche nicht-inertialen Systemen innewohnenden Bahnabweichungen werden rein mathematisch durch Trägheitskräfte beschrieben (Kräfte, die eigentlich nicht existieren, aber deren Berücksichtigung hilft, den Bezugssystem rein formal als träge einzustufen). Dabei wird die mathematisch sichtbare Abweichung der Rakete von einer geraden Flugbahn durch die angeblich auf sie wirkende Coriolis-Kraft beschrieben.
anschauliche Beispiele
Eine anschaulichere Darstellung der Trägheitskräfte wird durch Beispiele von zugeordneten Bezugssystemen gegeben Fahrzeug. Stellen Sie sich einen Billardtisch vor, der sich in einem Waggon befindet, der geradeaus fährt konstante Geschwindigkeit. Passagiere können an diesem Tisch spielen, ohne eine Bewegung zu spüren. Aber sobald der Zug stark bremst, beschleunigt oder dreht, spüren alle einen Schubs und die Kugeln setzen sich in Bewegung. Im Bezugsrahmen des Zuges gab es jedoch physikalisch keine Kraftquellen, die zu dieser Situation führten. Diese "nicht vorhandene Kraft" wird als Trägheitskraft bezeichnet.
