प्राचीन दार्शनिकों ने गति के सार को समझने की कोशिश की, किसी व्यक्ति पर सितारों और सूर्य के प्रभाव को प्रकट करने के लिए। इसके अलावा, लोगों ने हमेशा उन ताकतों की पहचान करने की कोशिश की है जो अपने आंदोलन की प्रक्रिया में भौतिक बिंदु पर कार्य करती हैं, साथ ही साथ आराम के क्षण में भी।
अरस्तु का मानना था कि गति के अभाव में शरीर पर किसी बल का प्रभाव नहीं पड़ता। आइए यह जानने की कोशिश करें कि संदर्भ के किन फ्रेमों को जड़त्वीय कहा जाता है, हम उनके उदाहरण देंगे।
विश्राम अवस्था
रोजमर्रा की जिंदगी में ऐसी स्थिति का पता लगाना मुश्किल होता है। लगभग सभी प्रकार की यांत्रिक गति में बाह्य बलों की उपस्थिति मान ली जाती है। इसका कारण घर्षण बल है, जो कई वस्तुओं को अपनी मूल स्थिति छोड़ने की अनुमति नहीं देता है, आराम की स्थिति को छोड़ने के लिए।
जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियों के उदाहरणों पर विचार करते हुए, हम ध्यान दें कि वे सभी न्यूटन के पहले नियम के अनुरूप हैं। इसकी खोज के बाद ही शरीर पर इस अवस्था में कार्यरत बलों को इंगित करने के लिए आराम की स्थिति की व्याख्या करना संभव था।
न्यूटन के प्रथम नियम का निरूपण
आधुनिक व्याख्या में, वह समन्वय प्रणालियों के अस्तित्व की व्याख्या करता है, जिसके सापेक्ष कोई भौतिक बिंदु पर कार्य करने वाली बाहरी शक्तियों की अनुपस्थिति पर विचार कर सकता है। न्यूटन के दृष्टिकोण से, संदर्भ प्रणाली को जड़त्वीय कहा जाता है, जो हमें लंबे समय तक शरीर के वेग के संरक्षण पर विचार करने की अनुमति देता है।
परिभाषाएं
संदर्भ के कौन से फ्रेम जड़त्वीय हैं? स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम में उनके उदाहरणों का अध्ययन किया जाता है। जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियाँ वे मानी जाती हैं जिनके संबंध में भौतिक बिंदु स्थिर गति से चलता है। न्यूटन ने स्पष्ट किया कि कोई भी पिंड एक समान अवस्था में तब तक हो सकता है जब तक कि उस पर बल लगाने की आवश्यकता न हो जो ऐसी अवस्था को बदल सके।
वास्तव में जड़त्व का नियम सभी मामलों में पूरा नहीं होता है। संदर्भ के जड़त्वीय और गैर-जड़त्वीय फ्रेम के उदाहरणों का विश्लेषण करते हुए, एक चलती वाहन में हैंड्रिल को पकड़े हुए व्यक्ति पर विचार करें। जब कोई कार तेजी से ब्रेक लगाती है, तो बाहरी बल की अनुपस्थिति के बावजूद, व्यक्ति स्वचालित रूप से वाहन के सापेक्ष आगे बढ़ जाता है।
यह पता चला है कि संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के सभी उदाहरण 1 न्यूटन के नियम के निर्माण के अनुरूप नहीं हैं। जड़ता के नियम को स्पष्ट करने के लिए, संदर्भ प्रणालियों की एक परिष्कृत परिभाषा पेश की गई जिसमें इसे त्रुटिहीन रूप से पूरा किया गया है।
संदर्भ प्रणालियों के प्रकार
किस संदर्भ प्रणाली को जड़त्वीय कहा जाता है? यह जल्द ही स्पष्ट हो जाएगा। "जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली के उदाहरण दें जिसमें 1 न्यूटन का नियम संतुष्ट है" -इसी तरह का कार्य स्कूली बच्चों को दिया जाता है जिन्होंने नौवीं कक्षा में भौतिकी को परीक्षा के रूप में चुना है। कार्य से निपटने के लिए, संदर्भ के जड़त्वीय और गैर-जड़त्वीय फ्रेम के बारे में एक विचार होना आवश्यक है।
जड़ता में शरीर के आराम या एकसमान रेक्टिलाइनियर गति का संरक्षण शामिल है जब तक कि शरीर अलगाव में है। "पृथक" शरीर वे हैं जो जुड़े नहीं हैं, बातचीत नहीं करते हैं, एक दूसरे से हटा दिए जाते हैं।
आइए संदर्भ के एक जड़त्वीय फ्रेम के कुछ उदाहरणों पर विचार करें। आकाशगंगा में एक तारे को एक चलती बस के बजाय संदर्भ के एक फ्रेम के रूप में मानते हुए, रेल पर सवार यात्रियों के लिए जड़ता के कानून का कार्यान्वयन निर्दोष होगा।
ब्रेक लगाने के दौरान, यह वाहन एक समान रूप से एक सीधी रेखा में तब तक चलता रहेगा जब तक कि यह अन्य पिंडों से प्रभावित न हो जाए।
संदर्भ के जड़त्वीय ढांचे के आप क्या उदाहरण दे सकते हैं? उनका विश्लेषण किए गए शरीर के साथ संबंध नहीं होना चाहिए, इसकी जड़ता को प्रभावित करना चाहिए।
ऐसी व्यवस्थाओं के लिए ही न्यूटन का पहला नियम पूरा होता है। वास्तविक जीवन में, संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के सापेक्ष शरीर की गति पर विचार करना मुश्किल है। स्थलीय प्रयोग करने के लिए दूर के तारे तक पहुँचना असंभव है।
पृथ्वी को सशर्त संदर्भ प्रणाली के रूप में स्वीकार किया जाता है, इस तथ्य के बावजूद कि यह उस पर रखी गई वस्तुओं से जुड़ी है।
जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में त्वरण की गणना करना संभव है यदि हम पृथ्वी की सतह को संदर्भ फ्रेम मानते हैं। भौतिकी में, न्यूटन के पहले नियम का कोई गणितीय रिकॉर्ड नहीं है, लेकिन यह वह है जो. का आधार हैकई भौतिक परिभाषाओं और शर्तों की व्युत्पत्ति।
संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के उदाहरण
स्कूल के छात्रों को कभी-कभी भौतिक घटनाओं को समझना मुश्किल हो जाता है। नौवीं कक्षा के छात्रों को निम्नलिखित सामग्री के कार्य की पेशकश की जाती है: संदर्भ के किस फ्रेम को जड़त्वीय कहा जाता है? ऐसी प्रणालियों के उदाहरण दीजिए। मान लें कि गेंद के साथ गाड़ी शुरू में एक सपाट सतह पर स्थिर गति से चलती है। फिर यह रेत के साथ चलता है, परिणामस्वरूप, गेंद को त्वरित गति में सेट किया जाता है, इस तथ्य के बावजूद कि कोई अन्य बल उस पर कार्य नहीं करता है (उनका कुल प्रभाव शून्य है)।
जो हो रहा है उसका सार इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि रेतीले सतह पर चलते समय, सिस्टम जड़ होना बंद हो जाता है, इसकी गति स्थिर होती है। संदर्भ के जड़त्वीय और गैर-जड़त्वीय फ्रेम के उदाहरण इंगित करते हैं कि उनका संक्रमण एक निश्चित अवधि में होता है।
जब शरीर गति करता है, तो उसके त्वरण का मान धनात्मक होता है, और ब्रेक लगाने पर यह आंकड़ा ऋणात्मक हो जाता है।
घुमावदार गति
तारों और सूर्य के सापेक्ष, पृथ्वी की गति एक वक्रीय पथ के साथ की जाती है, जिसमें एक दीर्घवृत्त का आकार होता है। संदर्भ का वह ढांचा, जिसमें केंद्र सूर्य के साथ संरेखित होता है, और कुल्हाड़ियों को कुछ सितारों की ओर निर्देशित किया जाता है, जड़त्वीय माना जाएगा।
ध्यान दें कि संदर्भ का कोई भी फ्रेम जो एक सीधी रेखा में गति करेगा और समान रूप से हेलियोसेंट्रिक के सापेक्ष होगाप्रणाली जड़त्वीय है। वक्रीय गति कुछ त्वरण के साथ की जाती है।
इस तथ्य को देखते हुए कि पृथ्वी अपनी धुरी के चारों ओर घूमती है, संदर्भ का फ्रेम, जो इसकी सतह से जुड़ा होता है, कुछ त्वरण के साथ हेलियोसेंट्रिक चाल के सापेक्ष। ऐसी स्थिति में, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि संदर्भ का ढांचा, जो पृथ्वी की सतह से जुड़ा हुआ है, सूर्यकेन्द्रित के सापेक्ष त्वरण के साथ चलता है, इसलिए इसे जड़त्वीय नहीं माना जा सकता है। लेकिन ऐसी प्रणाली के त्वरण का मूल्य इतना छोटा है कि कई मामलों में यह इसके सापेक्ष मानी जाने वाली यांत्रिक घटना की बारीकियों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।
एक तकनीकी प्रकृति की व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए, जड़त्वीय संदर्भ के फ्रेम के रूप में विचार करने की प्रथा है जो दृढ़ता से पृथ्वी की सतह से जुड़ा हुआ है।
गैलीलियन सापेक्षता
संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेम में एक महत्वपूर्ण संपत्ति होती है, जिसे सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा वर्णित किया जाता है। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि किसी भी यांत्रिक घटना को समान प्रारंभिक परिस्थितियों में उसी तरह से किया जाता है, चाहे संदर्भ के चुने हुए फ्रेम की परवाह किए बिना।
सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार आईएसओ की समानता निम्नलिखित प्रावधानों में व्यक्त की गई है:
- ऐसी प्रणालियों में, यांत्रिकी के नियम समान होते हैं, इसलिए उनके द्वारा वर्णित कोई भी समीकरण, निर्देशांक और समय के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है, अपरिवर्तित रहता है।
- चल रहे यांत्रिक प्रयोगों के परिणाम यह स्थापित करना संभव बनाते हैं कि संदर्भ का फ्रेम आराम पर होगा, या यह बनाता है या नहींआयताकार एकसमान गति। किसी भी प्रणाली को सशर्त रूप से स्थिर के रूप में पहचाना जा सकता है यदि दूसरा एक ही समय में एक निश्चित गति से उसके सापेक्ष चलता है।
- एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में संक्रमण के मामले में समन्वय परिवर्तनों के संबंध में यांत्रिकी के समीकरण अपरिवर्तित रहते हैं। आप एक ही घटना का विभिन्न प्रणालियों में वर्णन कर सकते हैं, लेकिन उनकी भौतिक प्रकृति नहीं बदलेगी।
समस्या का समाधान
पहला उदाहरण।
निर्धारित करें कि क्या संदर्भ का जड़त्वीय ढांचा है: a) पृथ्वी का एक कृत्रिम उपग्रह; b) बच्चों का आकर्षण।
जवाब। पहले मामले में, एक जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली का कोई सवाल ही नहीं है, क्योंकि उपग्रह गुरुत्वाकर्षण बल के प्रभाव में कक्षा में चलता है, इसलिए, गति कुछ त्वरण के साथ होती है।
आकर्षण को जड़त्वीय तंत्र भी नहीं माना जा सकता, क्योंकि इसकी घूर्णन गति कुछ त्वरण के साथ होती है।
दूसरा उदाहरण।
रिपोर्टिंग सिस्टम लिफ्ट से मजबूती से जुड़ा हुआ है। इसे किन स्थितियों में जड़त्वीय कहा जा सकता है? यदि लिफ्ट: a) नीचे गिरती है; बी) समान रूप से ऊपर की ओर बढ़ता है; ग) तेजी से बढ़ता है d) समान रूप से नीचे की ओर निर्देशित।
जवाब। ए) मुक्त गिरावट में, त्वरण प्रकट होता है, इसलिए लिफ्ट से जुड़ा संदर्भ फ्रेम जड़त्वीय नहीं होगा।
b) लिफ्ट की एकसमान गति के साथ, सिस्टम जड़त्वीय है।
c) कुछ त्वरण के साथ चलते समय, संदर्भ के फ्रेम को जड़त्वीय माना जाता है।
d) लिफ्ट धीमी गति से चलती है, नकारात्मक त्वरण है, इसलिए आप नहीं कर सकतेसंदर्भ के फ्रेम को जड़त्वीय कहते हैं।
निष्कर्ष
अपने अस्तित्व के पूरे समय में, मानव जाति प्रकृति में होने वाली घटनाओं को समझने की कोशिश कर रही है। गति की सापेक्षता को समझाने का प्रयास गैलीलियो गैलीली द्वारा किया गया था। आइज़ैक न्यूटन जड़त्व के नियम को प्राप्त करने में सफल रहे, जिसका उपयोग यांत्रिकी में गणना में मुख्य अभिधारणा के रूप में किया जाने लगा।
वर्तमान में, बॉडी पोजीशन डिटेक्शन सिस्टम में बॉडी, समय निर्धारित करने वाला उपकरण और साथ ही कोऑर्डिनेट सिस्टम शामिल है। शरीर चल रहा है या स्थिर है, इस पर निर्भर करते हुए, वांछित समय में किसी निश्चित वस्तु की स्थिति को चिह्नित करना संभव है।
