ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ. બિન-જડતી સંદર્ભ ફ્રેમ: વ્યાખ્યા, ઉદાહરણો

અમે તમારા ધ્યાન પર "ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સ" વિષયને સમર્પિત વિડિઓ પાઠ રજૂ કરીએ છીએ. ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો", જે 9મા ધોરણના શાળા ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં સામેલ છે. પાઠની શરૂઆતમાં, શિક્ષક તમને સંદર્ભની પસંદ કરેલી ફ્રેમના મહત્વની યાદ અપાવશે. અને પછી તે પસંદ કરેલ સંદર્ભ પ્રણાલીની શુદ્ધતા અને સુવિધાઓ વિશે વાત કરશે, અને "જડતા" શબ્દને પણ સમજાવશે.

અગાઉના પાઠમાં આપણે સંદર્ભની ફ્રેમ પસંદ કરવાના મહત્વ વિશે વાત કરી હતી. ચાલો તમને યાદ અપાવીએ કે માર્ગ, મુસાફરી કરેલ અંતર અને ઝડપ અમે CO કેવી રીતે પસંદ કરીએ છીએ તેના પર નિર્ભર રહેશે. સંદર્ભ પ્રણાલીની પસંદગી સાથે સંકળાયેલી અન્ય ઘણી સુવિધાઓ છે, અને અમે તેમના વિશે વાત કરીશું.

ચોખા. 1. સંદર્ભ પ્રણાલીની પસંદગી પર ઘટી રહેલા ભારના માર્ગની અવલંબન

સાતમા ધોરણમાં, તમે "જડતા" અને "જડતા" ની વિભાવનાઓનો અભ્યાસ કર્યો.

જડતા - આ ઘટના, જેમાં શરીર તેની મૂળ સ્થિતિ જાળવવાનું વલણ ધરાવે છે. જો શરીર હલનચલન કરતું હતું, તો તેણે આ ચળવળની ગતિ જાળવી રાખવા માટે પ્રયત્ન કરવો જોઈએ. અને જો તે આરામ કરે છે, તો તે તેની આરામની સ્થિતિ જાળવવાનો પ્રયત્ન કરશે.

જડતા - આ મિલકતશરીર ગતિની સ્થિતિ જાળવી રાખે છે.જડતાની મિલકત સમૂહ જેવા જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. વજન – શરીરની જડતાનું માપ. શરીર જેટલું ભારે છે, તેને ખસેડવું અથવા તેનાથી વિપરીત, તેને રોકવું વધુ મુશ્કેલ છે.

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે આ વિભાવનાઓ "ની વિભાવના સાથે સીધી રીતે સંબંધિત છે. જડતી સંદર્ભ ફ્રેમ"(ISO), જેની નીચે ચર્ચા કરવામાં આવશે.

ચાલો એવા કિસ્સામાં શરીરની ગતિ (અથવા આરામની સ્થિતિ)ને ધ્યાનમાં લઈએ જ્યારે શરીર પર અન્ય સંસ્થાઓ દ્વારા કાર્યવાહી કરવામાં આવતી નથી. અન્ય સંસ્થાઓની ક્રિયાની ગેરહાજરીમાં શરીર કેવી રીતે વર્તશે ​​તે અંગેના નિષ્કર્ષની દરખાસ્ત પ્રથમ રેને ડેસકાર્ટેસ (ફિગ. 2) દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને ગેલિલિયો (ફિગ. 3) ના પ્રયોગોમાં ચાલુ રાખવામાં આવી હતી.

ચોખા. 2. રેને ડેસકાર્ટેસ

ચોખા. 3. ગેલીલિયો ગેલીલી

જો શરીર હલનચલન કરે છે અને અન્ય સંસ્થાઓ તેના પર કાર્ય કરતી નથી, તો ચળવળ જાળવવામાં આવશે, તે એકસરખી અને સમાન રહેશે. જો અન્ય શરીર શરીર પર કાર્ય ન કરે, અને શરીર આરામમાં હોય, તો આરામની સ્થિતિ જળવાઈ રહેશે. પરંતુ તે જાણીતું છે કે આરામની સ્થિતિ સંદર્ભ પ્રણાલી સાથે સંકળાયેલ છે: એક સંદર્ભ ફ્રેમમાં શરીર આરામ કરે છે, અને બીજામાં તે ખૂબ સફળતાપૂર્વક અને ઝડપી ગતિએ આગળ વધે છે. પ્રયોગો અને તર્કના પરિણામો એ નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે કે તમામ સંદર્ભ પ્રણાલીઓમાં શરીર એકસરખી અને સમાન રીતે આગળ વધશે નહીં અથવા તેના પર અન્ય સંસ્થાઓની ક્રિયાની ગેરહાજરીમાં આરામ કરશે નહીં.

પરિણામે, મિકેનિક્સની મુખ્ય સમસ્યાને હલ કરવા માટે, રિપોર્ટિંગ સિસ્ટમ પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં જડતાનો કાયદો હજી પણ સંતુષ્ટ છે, જ્યાં શરીરની ગતિમાં ફેરફારનું કારણ સ્પષ્ટ છે. જો શરીર અન્ય સંસ્થાઓની ક્રિયાની ગેરહાજરીમાં સચોટ અને સમાન રીતે આગળ વધે છે, તો આવા સંદર્ભની ફ્રેમ આપણા માટે વધુ પ્રાધાન્યક્ષમ હશે, અને તેને કહેવામાં આવશે. ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ(ISO).

ગતિના કારણ પર એરિસ્ટોટલનો મત

એક જડતા સંદર્ભ ફ્રેમ એ શરીરની ગતિ અને આવી ગતિનું કારણ બને તેવા કારણોનું વર્ણન કરવા માટેનું એક અનુકૂળ મોડેલ છે. આ ખ્યાલ સૌપ્રથમ આઇઝેક ન્યૂટન (ફિગ. 5) ને આભારી દેખાયો.

ચોખા. 5. આઇઝેક ન્યૂટન (1643-1727)

પ્રાચીન ગ્રીકોએ ચળવળની કલ્પના સંપૂર્ણપણે અલગ રીતે કરી હતી. અમે ગતિ પર એરિસ્ટોટેલિયન દૃષ્ટિકોણથી પરિચિત થઈશું (ફિગ. 6).

ચોખા. 6. એરિસ્ટોટલ

એરિસ્ટોટલ અનુસાર, સંદર્ભની માત્ર એક જડ ફ્રેમ છે - પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભની ફ્રેમ. એરિસ્ટોટલ મુજબ અન્ય તમામ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ ગૌણ છે. તદનુસાર, બધી હિલચાલને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: 1) કુદરતી, એટલે કે, પૃથ્વી દ્વારા સંચારિત; 2) ફરજ પડી, એટલે કે, બીજા બધા.

કુદરતી ગતિનું સૌથી સરળ ઉદાહરણ પૃથ્વી પર શરીરનું મુક્ત પતન છે, કારણ કે આ કિસ્સામાં પૃથ્વી શરીરને ગતિ આપે છે.

ચાલો ફરજિયાત ચળવળનું ઉદાહરણ જોઈએ. આ એક ઘોડો ખેંચવાની કાર્ટ પરિસ્થિતિ છે. જ્યારે ઘોડો બળનો ઉપયોગ કરી રહ્યો છે, ત્યારે ગાડી આગળ વધી રહી છે (ફિગ. 7). ઘોડો અટકતાની સાથે જ ગાડી પણ થંભી ગઈ. કોઈ તાકાત નથી - કોઈ ઝડપ નથી. એરિસ્ટોટલ અનુસાર, તે બળ છે જે શરીરમાં ગતિની હાજરીને સમજાવે છે.

ચોખા. 7. ફરજિયાત ચળવળ

અત્યાર સુધી, કેટલાક સામાન્ય લોકો એરિસ્ટોટલના દૃષ્ટિકોણને ન્યાયી માને છે. ઉદાહરણ તરીકે, "વિશ્વ યુદ્ધ દરમિયાન સારા સૈનિક શ્વેઇકના સાહસો" ના કર્નલ ફ્રેડરિક ક્રાઉસ વોન ઝિલરગટે "કોઈ તાકાત નથી - કોઈ ઝડપ નથી" સિદ્ધાંતને સમજાવવાનો પ્રયાસ કર્યો: "જ્યારે તમામ ગેસોલિન સમાપ્ત થઈ ગયું," કર્નેલે કહ્યું, " કારને રોકવાની ફરજ પડી હતી. ગઈકાલે મેં આ જાતે જોયું. અને તે પછી પણ તેઓ જડતા વિશે વાત કરે છે, સજ્જનો. તે ખસતું નથી, તે ત્યાં રહે છે, તે ખસેતું નથી. ગેસોલિન નથી! શું તે રમુજી નથી?"

આધુનિક શો બિઝનેસની જેમ, જ્યાં ચાહકો છે, ત્યાં હંમેશા વિવેચકો હશે. એરિસ્ટોટલના પણ તેના ટીકાકારો હતા. તેઓએ સૂચવ્યું કે તે નીચેનો પ્રયોગ કરે છે: શરીરને છોડો, અને તે બરાબર તે જગ્યાએ આવશે જ્યાં અમે તેને છોડ્યું. ચાલો આપણે એરિસ્ટોટલના સિદ્ધાંતની ટીકાનું ઉદાહરણ આપીએ, તેના સમકાલીન લોકોના ઉદાહરણોની જેમ. કલ્પના કરો કે ઉડતું વિમાન બોમ્બ ફેંકી રહ્યું છે (ફિગ. 8). શું બોમ્બ અમે જે જગ્યાએ છોડ્યો હતો તેની નીચે બરાબર આવી જશે?

ચોખા. 8. ઉદાહરણ તરીકે ચિત્ર

અલબત્ત નહીં. પરંતુ આ એક કુદરતી ચળવળ છે - એક ચળવળ જે પૃથ્વી દ્વારા વાતચીત કરવામાં આવી હતી. તો પછી આ બોમ્બ આગળ શું કરે છે? એરિસ્ટોટલે આ રીતે જવાબ આપ્યો: હકીકત એ છે કે પૃથ્વી જે કુદરતી ચળવળ કરે છે તે સીધી નીચે પડી રહી છે. પરંતુ જ્યારે હવામાં ફરે છે, ત્યારે બોમ્બ તેની ગરબડ દ્વારા દૂર લઈ જવામાં આવે છે, અને આ ગરબડ બોમ્બને આગળ ધકેલવા લાગે છે.

જો હવા દૂર કરવામાં આવે અને શૂન્યાવકાશ બનાવવામાં આવે તો શું થાય છે? છેવટે, જો ત્યાં કોઈ હવા ન હોય, તો પછી, એરિસ્ટોટલ મુજબ, બોમ્બ જ્યાં ફેંકવામાં આવ્યો હતો તે સ્થાનની નીચે બરાબર આવવો જોઈએ. એરિસ્ટોટલે દલીલ કરી હતી કે જો હવા ન હોય, તો આવી સ્થિતિ શક્ય છે, પરંતુ હકીકતમાં પ્રકૃતિમાં કોઈ ખાલીપણું નથી, કોઈ શૂન્યાવકાશ નથી. અને જો ત્યાં કોઈ શૂન્યાવકાશ નથી, તો કોઈ સમસ્યા નથી.

અને માત્ર ગેલિલિયો ગેલિલીએ જડતાના સિદ્ધાંતને ફોર્મમાં ઘડ્યો હતો જેનાથી આપણે ટેવાયેલા છીએ. ઝડપમાં ફેરફારનું કારણ શરીર પર અન્ય સંસ્થાઓની ક્રિયા છે. જો અન્ય સંસ્થાઓ શરીર પર કાર્ય ન કરે અથવા આ ક્રિયાને વળતર આપવામાં આવે, તો શરીરની ગતિ બદલાશે નહીં.

સંદર્ભના જડતા ફ્રેમ અંગે નીચેની વિચારણાઓ કરી શકાય છે. એવી પરિસ્થિતિની કલ્પના કરો કે જ્યારે કાર આગળ વધી રહી હોય, ત્યારે ડ્રાઈવર એન્જિન બંધ કરે છે, અને પછી કાર જડતાથી આગળ વધે છે (ફિગ. 9). પરંતુ આ એક સાદા કારણ માટે ખોટું નિવેદન છે કે સમય જતાં કાર ઘર્ષણના પરિણામે બંધ થઈ જશે. તેથી, આ કિસ્સામાં કોઈ સમાન ગતિ રહેશે નહીં - શરતોમાંથી એક ખૂટે છે.

ચોખા. 9. ઘર્ષણના પરિણામે કારની ગતિ બદલાય છે

ચાલો બીજા કેસને ધ્યાનમાં લઈએ: એક મોટું, મોટું ટ્રેક્ટર સતત ગતિએ આગળ વધી રહ્યું છે, જ્યારે સામે તે ડોલ વડે મોટા ભારને ખેંચી રહ્યું છે. આવી હિલચાલને રેક્ટિલિનિયર અને એકસમાન ગણી શકાય, કારણ કે આ કિસ્સામાં શરીર પર કાર્ય કરતા તમામ દળોને વળતર આપવામાં આવે છે અને એકબીજાને સંતુલિત કરે છે (ફિગ. 10). આનો અર્થ એ છે કે આ શરીર સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ ફ્રેમને જડતા ગણી શકાય.

ચોખા. 10. ટ્રેક્ટર સરખી રીતે અને સીધી લીટીમાં આગળ વધે છે. તમામ સંસ્થાઓની ક્રિયાને વળતર આપવામાં આવે છે

ત્યાં ઘણી બધી ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સ હોઈ શકે છે. વાસ્તવમાં, આવી સંદર્ભ પ્રણાલી હજી પણ આદર્શ છે, કારણ કે નજીકની તપાસ પર સંપૂર્ણ અર્થમાં આવી કોઈ સંદર્ભ સિસ્ટમો નથી. ISO એ એક પ્રકારનું આદર્શીકરણ છે જે તમને વાસ્તવિક ભૌતિક પ્રક્રિયાઓનું અસરકારક રીતે અનુકરણ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સ માટે, વેગ ઉમેરવા માટે ગેલિલિયોનું સૂત્ર માન્ય છે. અમે એ પણ નોંધીએ છીએ કે તમામ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ કે જેના વિશે આપણે પહેલા વાત કરી છે તે અમુક અંદાજ માટે જડતા ગણી શકાય.

આઇએસઓ માટે સમર્પિત કાયદો સૌપ્રથમ આઇઝેક ન્યૂટન દ્વારા ઘડવામાં આવ્યો હતો. ન્યુટનની યોગ્યતા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે તે પ્રથમ વ્યક્તિ હતા જેમણે વૈજ્ઞાનિક રીતે બતાવ્યું કે ગતિશીલ શરીરની ગતિ તરત જ બદલાતી નથી, પરંતુ સમય જતાં કેટલીક ક્રિયાઓના પરિણામે. આ હકીકત કાયદાની રચના માટેનો આધાર બનાવે છે જેને આપણે ન્યુટનનો પ્રથમ કાયદો કહીએ છીએ.

ન્યુટનનો પ્રથમ કાયદો : એવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે કે જેમાં શરીર એકસરખી રીતે અને એકસરખી રીતે ફરે છે અથવા જો શરીર પર કોઈ દળો કાર્ય ન કરે તો અથવા શરીર પર કાર્ય કરતી તમામ શક્તિઓને વળતર આપવામાં ન આવે તો તે આરામ કરે છે. આવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓને જડતા કહેવામાં આવે છે.

બીજી રીતે, તેઓ કેટલીકવાર આ કહે છે: સંદર્ભની જડતા ફ્રેમ એ એક સિસ્ટમ છે જેમાં ન્યૂટનના નિયમો સંતુષ્ટ છે.

શા માટે પૃથ્વી બિન-જડતી CO છે? ફોકો લોલક

મોટી સંખ્યામાં સમસ્યાઓમાં, પૃથ્વીને સંબંધિત શરીરની ગતિને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે, જ્યારે આપણે પૃથ્વીને સંદર્ભની જડતા ફ્રેમ તરીકે માનીએ છીએ. તે તારણ આપે છે કે આ નિવેદન હંમેશા સાચું નથી. જો આપણે પૃથ્વીની ગતિને તેની ધરીની તુલનામાં અથવા તારાઓની તુલનામાં ધ્યાનમાં લઈએ, તો આ ચળવળ કેટલાક પ્રવેગ સાથે થાય છે. CO, જે ચોક્કસ પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે, તેને સંપૂર્ણ અર્થમાં જડતા ગણી શકાય નહીં.

પૃથ્વી તેની ધરીની આસપાસ ફરે છે, જેનો અર્થ છે કે તેની સપાટી પર આવેલા તમામ બિંદુઓ તેમની ગતિની દિશા સતત બદલતા રહે છે. ઝડપ એ વેક્ટર જથ્થો છે. જો તેની દિશા બદલાય છે, તો થોડી પ્રવેગકતા દેખાય છે. તેથી, પૃથ્વી યોગ્ય ISO ન હોઈ શકે. જો આપણે વિષુવવૃત્ત પર સ્થિત બિંદુઓ માટે આ પ્રવેગકની ગણતરી કરીએ (પોઇન્ટ કે જે ધ્રુવોની નજીક સ્થિત બિંદુઓની તુલનામાં મહત્તમ પ્રવેગક ધરાવે છે), તો તેનું મૂલ્ય હશે. અનુક્રમણિકા દર્શાવે છે કે પ્રવેગકેન્દ્રિય છે. ગુરુત્વાકર્ષણને લીધે થતા પ્રવેગની તુલનામાં, પ્રવેગની અવગણના કરી શકાય છે અને પૃથ્વીને સંદર્ભની જડતા ફ્રેમ તરીકે ગણી શકાય.

જો કે, લાંબા ગાળાના અવલોકનો દરમિયાન તમે પૃથ્વીના પરિભ્રમણ વિશે ભૂલી શકતા નથી. આ ખાતરીપૂર્વક ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક જીન બર્નાર્ડ લિયોન ફૌકોલ્ટ (ફિગ. 11) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું.

ચોખા. 11. જીન બર્નાર્ડ લિયોન ફૌકોલ્ટ (1819-1868)

ફોકો લોલક(ફિગ. 12) - તે ખૂબ જ લાંબા થ્રેડથી સસ્પેન્ડ કરાયેલું વિશાળ વજન છે.

ચોખા. 12. ફૌકોલ્ટ લોલક મોડેલ

જો ફૌકોલ્ટ લોલકને સંતુલનમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે, તો તે સીધી રેખા (ફિગ. 13) સિવાયના નીચેના માર્ગનું વર્ણન કરશે. લોલકનું વિસ્થાપન પૃથ્વીના પરિભ્રમણને કારણે થાય છે.

ચોખા. 13. ફૌકોલ્ટ લોલકનું ઓસિલેશન. ટોચનું દૃશ્ય.

પૃથ્વીનું પરિભ્રમણ અન્ય ઘણી રસપ્રદ તથ્યોને કારણે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉત્તર ગોળાર્ધમાં નદીઓમાં, નિયમ પ્રમાણે, જમણો કાંઠો ઊંચો હોય છે અને ડાબો કાંઠો ચપટી હોય છે. દક્ષિણ ગોળાર્ધની નદીઓમાં તે તેનાથી વિપરીત છે. આ બધું ચોક્કસપણે પૃથ્વીના પરિભ્રમણ અને પરિણામી કોરિઓલિસ બળને કારણે છે.

ન્યુટનના પ્રથમ કાયદાની રચનાના પ્રશ્ન પર

ન્યુટનનો પ્રથમ કાયદો: જો કોઈ શરીર શરીર પર કાર્ય કરતું નથી અથવા તેમની ક્રિયા પરસ્પર સંતુલિત (વળતર) છે, તો પછી આ શરીર આરામમાં હશે અથવા એકસરખી અને સરખી રીતે આગળ વધશે.

ચાલો એક એવી પરિસ્થિતિનો વિચાર કરીએ જે આપણને સૂચવે છે કે ન્યૂટનના પ્રથમ કાયદાની આ રચનાને સુધારવાની જરૂર છે. પડદાવાળી બારીઓવાળી ટ્રેનની કલ્પના કરો. આવી ટ્રેનમાં પેસેન્જર બહારની વસ્તુઓ જોઈને નક્કી કરી શકતા નથી કે ટ્રેન આગળ વધી રહી છે કે નહીં. ચાલો બે સંદર્ભ સિસ્ટમોને ધ્યાનમાં લઈએ: СО, પેસેન્જર વોલોડ્યા સાથે સંકળાયેલ અને СО, પ્લેટફોર્મ કાત્યા પર નિરીક્ષક સાથે સંકળાયેલ. ટ્રેન વેગ આપવાનું શરૂ કરે છે, તેની ઝડપ વધે છે. ટેબલ પર રહેલા સફરજનનું શું થશે? તે જડતા દ્વારા વિરુદ્ધ દિશામાં રોલ કરશે. કાત્યા માટે તે સ્પષ્ટ હશે કે સફરજન જડતાથી આગળ વધી રહ્યું છે, પરંતુ વોલોડ્યા માટે તે અગમ્ય હશે. તે જોતો નથી કે ટ્રેને તેની ગતિ શરૂ કરી દીધી છે, અને અચાનક ટેબલ પર પડેલું એક સફરજન તેની તરફ વળવાનું શરૂ કરે છે. આ કેવી રીતે હોઈ શકે? છેવટે, ન્યુટનના પ્રથમ નિયમ મુજબ, સફરજન આરામ પર રહેવું જોઈએ. તેથી, ન્યુટનના પ્રથમ કાયદાની વ્યાખ્યામાં સુધારો કરવો જરૂરી છે.

ચોખા. 14. ઉદાહરણ ઉદાહરણ

ન્યુટનના પ્રથમ કાયદાનું યોગ્ય નિર્માણઆના જેવા સંભળાય છે: ત્યાં સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે જેમાં શરીર સચોટ અને એકસરખી રીતે ફરે છે અથવા જો શરીર પર કોઈ દળો કાર્ય કરતું નથી અથવા શરીર પર કાર્ય કરતી તમામ શક્તિઓ વળતર આપે છે તો તે આરામ કરે છે.

વોલોડ્યા સંદર્ભની બિન-જડતા ફ્રેમમાં છે, અને કાત્યા એક જડતામાં છે.

મોટાભાગની સિસ્ટમો, વાસ્તવિક સંદર્ભ પ્રણાલીઓ, બિન-જડતી છે. એક સરળ ઉદાહરણ ધ્યાનમાં લો: ટ્રેનમાં બેસતી વખતે, તમે ટેબલ પર થોડું શરીર (ઉદાહરણ તરીકે, એક સફરજન) મૂકો છો. જ્યારે ટ્રેન આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે અમે નીચેના રસપ્રદ ચિત્રનું અવલોકન કરીશું: સફરજન ચાલશે, ટ્રેનની હિલચાલની વિરુદ્ધ દિશામાં વળશે (ફિગ. 15). આ કિસ્સામાં, અમે નક્કી કરી શકીશું નહીં કે શરીર શું કાર્ય કરે છે અને સફરજનને ખસેડે છે. આ કિસ્સામાં સિસ્ટમ બિન-જડતી હોવાનું કહેવાય છે. પરંતુ તમે પ્રવેશ કરીને આ પરિસ્થિતિમાંથી બહાર નીકળી શકો છો જડતા બળ.

ચોખા. 15. બિન-જડતી FRનું ઉદાહરણ

બીજું ઉદાહરણ: જ્યારે શરીર વળાંકવાળા રસ્તા પર આગળ વધે છે (ફિગ. 16), ત્યારે એક બળ ઉદભવે છે જે શરીરને ચળવળની સીધી દિશામાંથી વિચલિત થવાનું કારણ બને છે. આ કિસ્સામાં આપણે પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ બિન-જડતી સંદર્ભ ફ્રેમ, પરંતુ, અગાઉના કેસની જેમ, અમે કહેવાતા પરિચય દ્વારા પણ પરિસ્થિતિમાંથી બહાર નીકળી શકીએ છીએ. જડતા દળો.

ચોખા. 16. ગોળાકાર પાથ સાથે આગળ વધતી વખતે જડતા દળો

નિષ્કર્ષ

અસંખ્ય સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે, પરંતુ તેમાંથી મોટાભાગની એવી છે કે જેને આપણે જડતા સંદર્ભ પ્રણાલી તરીકે ગણી શકતા નથી. ઇનર્શિયલ રેફરન્સ ફ્રેમ એ આદર્શ મોડલ છે. માર્ગ દ્વારા, આવી સંદર્ભ પ્રણાલી સાથે આપણે પૃથ્વી અથવા કેટલાક દૂરના પદાર્થો (ઉદાહરણ તરીકે, તારાઓ સાથે) સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ પ્રણાલીને સ્વીકારી શકીએ છીએ.

સંદર્ભો

1. કિકોઈન આઈ.કે., કિકોઈન એ.કે. ભૌતિકશાસ્ત્ર: ઉચ્ચ શાળાના 9મા ધોરણ માટે પાઠ્યપુસ્તક. - એમ.: જ્ઞાન.
2. પેરીશ્કિન એ.વી., ગુટનિક ઇ.એમ. ભૌતિકશાસ્ત્ર. 9 મા ધોરણ: સામાન્ય શિક્ષણ માટે પાઠ્યપુસ્તક. સંસ્થાઓ / A. V. Peryshkin, E. M. Gutnik. - 14મી આવૃત્તિ., સ્ટીરિયોટાઇપ. - એમ.: બસ્ટાર્ડ, 2009. - 300.
3. સોકોલોવિચ યુ.એ., બોગદાનોવા જી.એસ. ભૌતિકશાસ્ત્ર: સમસ્યા હલ કરવાના ઉદાહરણો સાથે સંદર્ભ પુસ્તક. - 2જી આવૃત્તિ, પુનરાવર્તન. - એક્સ.: વેસ્ટા: રાનોક પબ્લિશિંગ હાઉસ, 2005. - 464 પૃષ્ઠ.

1. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ “physics.ru” ()
2. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ “ens.tpu.ru” ()
3. ઇન્ટરનેટ પોર્ટલ "prosto-o-slognom.ru" ()

હોમવર્ક

1. જડતા અને બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલીઓની વ્યાખ્યાઓ ઘડવી. આવી સિસ્ટમોના ઉદાહરણો આપો.
2. રાજ્ય ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો.
3. ISO માં શરીર આરામ પર છે. ISO માં તેની ઝડપનું મૂલ્ય શું છે તે નક્કી કરો, જે ઝડપ સાથે પ્રથમ સંદર્ભ ફ્રેમની તુલનામાં આગળ વધે છે વિ?

એક સંદર્ભ પ્રણાલી (તારાઓની સાપેક્ષ) એકસરખી અને સરખી રીતે (એટલે ​​કે જડતા દ્વારા) ફરતી હોય તેને જડતા કહેવાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે આવી અસંખ્ય સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે, કારણ કે કોઈ પણ સિસ્ટમ એકસરખી રીતે અને અમુક જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીની સાપેક્ષ રીતે ગતિશીલ હોય છે તે પણ જડતાવાળી (જડતી ફ્રેમની સાપેક્ષ) ગતિશીલ હોય છે.

અનુભવ બતાવે છે કે

તમામ ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સમાં, બધી યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓ બરાબર એ જ રીતે આગળ વધે છે (સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ).

આ સ્થિતિ, જેને સાપેક્ષતાનો યાંત્રિક સિદ્ધાંત (અથવા ગેલિલિયોનો સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત) કહેવામાં આવે છે, તે 1636માં ગેલિલિયો દ્વારા ઘડવામાં આવ્યો હતો. ગેલિલિયોએ તેને શાંત સમુદ્ર પર સમાન રીતે અને સચોટ રીતે ચાલતા વહાણના કેબિનમાં થતી યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને સમજાવ્યું. કેબિનમાં નિરીક્ષક માટે, લોલકનું ઓસિલેશન, શરીરનું પતન અને અન્ય યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓ સ્થિર જહાજની જેમ જ આગળ વધે છે. તેથી, આ પ્રક્રિયાઓનું અવલોકન કરીને, ગતિની તીવ્રતા અથવા તો વહાણની હિલચાલની ખૂબ જ હકીકત સ્થાપિત કરવી અશક્ય છે. કોઈપણ સંદર્ભ પ્રણાલી (ઉદાહરણ તરીકે, પાણીની સપાટી) સંબંધિત વહાણની હિલચાલનો નિર્ણય કરવા માટે, આ સિસ્ટમનું અવલોકન કરવું જરૂરી છે (જુઓ કે પાણી પર પડેલી વસ્તુઓ કેવી રીતે દૂર જાય છે, વગેરે).

20મી સદીની શરૂઆત સુધીમાં. તે બહાર આવ્યું છે કે માત્ર યાંત્રિક જ નહીં, પણ થર્મલ, ઇલેક્ટ્રિકલ, ઓપ્ટિકલ અને અન્ય તમામ પ્રક્રિયાઓ અને કુદરતી ઘટનાઓ તમામ જડતા સંદર્ભ સિસ્ટમોમાં બરાબર એ જ રીતે થાય છે. આના આધારે, આઈન્સ્ટાઈને 1905 માં સાપેક્ષતાના સામાન્યકૃત સિદ્ધાંતની રચના કરી, જેને પાછળથી આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત કહેવામાં આવે છે:

તમામ જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓમાં, બધી ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ બરાબર એ જ રીતે (સમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ) આગળ વધે છે.

આ સિદ્ધાંત, શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ પ્રકાશ સ્ત્રોતની હિલચાલથી સ્વતંત્ર છે તે સિદ્ધાંતની સાથે (જુઓ § 20), આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા વિકસિત સાપેક્ષતાના વિશેષ સિદ્ધાંતનો આધાર બન્યો.

ન્યુટનના નિયમો અને ગતિશીલતાના અન્ય નિયમો કે જે આપણે ધ્યાનમાં લીધા છે તે ફક્ત સંદર્ભના જડતી ફ્રેમમાં જ પરિપૂર્ણ થાય છે. બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલીઓમાં, આ કાયદાઓ, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, હવે માન્ય નથી. છેલ્લું વિધાન સમજાવવા માટે ચાલો એક સરળ ઉદાહરણ જોઈએ.

સમૂહનો દડો સંપૂર્ણપણે સરળ પ્લેટફોર્મ પર રહે છે, એકસરખી અને સીધી રેખામાં આગળ વધે છે, અને એક નિરીક્ષક તે જ પ્લેટફોર્મ પર સ્થિત છે. પ્લેટફોર્મ જ્યાંથી પસાર થવાનું છે તેની નજીક પૃથ્વી પર અન્ય એક નિરીક્ષક ઊભો છે. તે સ્પષ્ટ છે કે બંને નિરીક્ષકો સંદર્ભના જડતા ફ્રેમ્સ સાથે સંકળાયેલા છે.

ચાલો હવે, પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલ નિરીક્ષક પાસેથી પસાર થવાની ક્ષણે, પ્લેટફોર્મ પ્રવેગક સાથે આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે, એટલે કે, સંદર્ભની બિન-જડતી ફ્રેમ બની જાય છે. આ કિસ્સામાં, બોલ, જે અગાઉ પ્લેટફોર્મની સાપેક્ષે આરામમાં હતો, તે પ્રવેગક a સાથે (તેની સાપેક્ષમાં) હલનચલન શરૂ કરશે, જે દિશામાં વિરુદ્ધ છે અને પ્લેટફોર્મ દ્વારા મેળવેલા પ્રવેગની તીવ્રતામાં સમાન છે. ચાલો જાણીએ કે દરેક નિરીક્ષકોના દૃષ્ટિકોણથી બોલનું વર્તન કેવું દેખાય છે.

જડતાના સંદર્ભ ફ્રેમ સાથે સંકળાયેલા નિરીક્ષક માટે - પૃથ્વી, બોલ જડતાના નિયમ અનુસાર એકસરખી અને સચોટ રીતે આગળ વધવાનું ચાલુ રાખે છે (કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ સિવાય કોઈ બળ તેના પર કાર્ય કરતું નથી, સમર્થનની પ્રતિક્રિયા દ્વારા સંતુલિત) .

બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલી સાથે સંકળાયેલ નિરીક્ષક - એક પ્લેટફોર્મ - એક અલગ ચિત્ર જુએ છે: બોલ ખસેડવાનું શરૂ કરે છે અને પ્રવેગક પ્રાપ્ત કરે છે - પરંતુ બળના પ્રભાવ વિના (કારણ કે નિરીક્ષક બોલ પર અન્ય કોઈપણ શરીરના પ્રભાવને શોધી શકતો નથી. જે બોલને પ્રવેગકતા આપે છે). આ સ્પષ્ટપણે જડતાના કાયદાનો વિરોધાભાસ કરે છે. ન્યૂટનનો બીજો નિયમ પણ સંતુષ્ટ નથી: તેને લાગુ કર્યા પછી, નિરીક્ષકને તે (બળ) પ્રાપ્ત થયું હશે અને આ અશક્ય છે, કારણ કે ન તો શૂન્ય સમાન છે.

જો કે, જો આપણે વિશિષ્ટ પ્રકારના - જડતા દળોના વિચારણા દળોનો પરિચય આપીએ તો, સંદર્ભના બિન-જડતીય ફ્રેમમાં હિલચાલનું વર્ણન કરવા માટે ગતિશાસ્ત્રના નિયમો લાગુ કરવા શક્ય છે. પછી, અમારા ઉદાહરણમાં, પ્લેટફોર્મ સાથે સંકળાયેલ નિરીક્ષક માની શકે છે કે બોલ જડતા બળના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધવા લાગ્યો.

જડતા બળનો પરિચય આપણને ન્યુટનનો બીજો કાયદો (અને તેના પરિણામો) સામાન્ય સ્વરૂપમાં લખવા દે છે (જુઓ § 7); માત્ર અભિનય બળ દ્વારા આપણે હવે "સામાન્ય" દળો અને જડતાના દળોના પરિણામને સમજવું જોઈએ

શરીરનો સમૂહ ક્યાં છે, અને તેની પ્રવેગકતા છે.

અમે જડતા દળોને "વિશેષ પ્રકારના" તરીકે ઓળખાવ્યા છે, પ્રથમ, કારણ કે તેઓ ફક્ત બિન-જડતીય સંદર્ભમાં કાર્ય કરે છે, અને બીજું, કારણ કે તેમના માટે, "સામાન્ય" દળોથી વિપરીત, તે સૂચવવું અશક્ય છે કે અન્ય કઈ ક્રિયાઓ. તેમના શરીર (પ્રશ્ન હેઠળના શરીર પર) તેઓ કન્ડિશન્ડ છે. દેખીતી રીતે, આ કારણોસર, ન્યુટનના ત્રીજા નિયમ (અને તેના પરિણામો) ને જડતા બળો પર લાગુ કરવું અશક્ય છે; આ જડતા બળોનું ત્રીજું લક્ષણ છે.

વ્યક્તિગત સંસ્થાઓને સૂચવવામાં અસમર્થતા કે જેની ક્રિયા (પ્રશ્ન હેઠળના શરીર પર) જડતા દળોનું કારણ બને છે, તેનો અર્થ એ નથી કે, અલબત્ત, આ દળોની ઘટના કોઈપણ ભૌતિક સંસ્થાઓની ક્રિયા સાથે સંકળાયેલી નથી. બ્રહ્માંડમાં શરીરના સમગ્ર સમૂહ (સમગ્ર બ્રહ્માંડનો સમૂહ) ની ક્રિયાને કારણે જડતા બળો થાય છે એવું માનવા માટેના ગંભીર કારણો છે.

હકીકત એ છે કે જડતાના દળો અને ગુરુત્વાકર્ષણના દળો વચ્ચે ઘણી સમાનતા છે: બંને શરીરના સમૂહના પ્રમાણસર છે જેના પર તેઓ કાર્ય કરે છે, અને તેથી આ દરેક દળો દ્વારા શરીરને આપવામાં આવતી પ્રવેગકતા નિર્ભર નથી. શરીરના સમૂહ પર. અમુક શરતો હેઠળ, આ દળોને બિલકુલ અલગ કરી શકાતા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, ધારો કે બાહ્ય અવકાશમાં ક્યાંક સ્પેસશીપ પ્રવેગ સાથે આગળ વધી રહ્યું છે (એન્જિનના સંચાલનને કારણે). તેમાં અવકાશયાત્રી તેને વહાણના "ફ્લોર" (ચળવળની દિશાના સંબંધમાં પાછળની દિવાલ) પર દબાવતા બળનો અનુભવ કરશે. આ બળ બરાબર એ જ અસર બનાવશે અને અવકાશયાત્રીને અનુરૂપ ગુરુત્વાકર્ષણ બળને કારણે થતી સમાન સંવેદનાઓનું કારણ બનશે.

જો અવકાશયાત્રી માને છે કે તેનું વહાણ બ્રહ્માંડની તુલનામાં પ્રવેગ સાથે આગળ વધી રહ્યું છે, તો તે તેના પર કામ કરતા બળને જડતાનું બળ કહેશે. જો અવકાશયાત્રી તેના વહાણને સ્થિર માને છે, અને બ્રહ્માંડ એ જ પ્રવેગક a સાથે વહાણમાંથી પસાર થઈ રહ્યું છે, તો તે આ બળને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કહેશે. અને બંને દૃષ્ટિકોણ સંપૂર્ણપણે સમાન હશે. વહાણની અંદર કરવામાં આવેલો કોઈપણ પ્રયોગ એક દૃષ્ટિકોણની સાચીતા અને બીજાની ભૂલને સાબિત કરી શકતો નથી.

ધ્યાનમાં લેવાયેલા અને અન્ય સમાન ઉદાહરણો પરથી તે અનુસરે છે કે સંદર્ભ પ્રણાલીની પ્રવેગક ગતિ અનુરૂપ ગુરુત્વાકર્ષણ બળોના ઉદભવની સમકક્ષ (શરીર પર તેની અસરમાં) છે. આ સ્થિતિને ગુરુત્વાકર્ષણ અને જડતાના દળોની સમાનતાનો સિદ્ધાંત કહેવામાં આવે છે (આઈન્સ્ટાઈનનો સમાનતાનો સિદ્ધાંત); આ સિદ્ધાંત સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતનો આધાર બનાવે છે.

જડતા બળો માત્ર રેક્ટીલીનરી રીતે ફરતા જ નહીં, પણ બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલીઓને ફેરવવામાં પણ ઉદ્ભવે છે. ચાલો, ઉદાહરણ તરીકે, એક આડા પ્લેટફોર્મ પર કે જે ઊભી અક્ષની આસપાસ ફેરવી શકે છે, ત્યાં રબર કોર્ડ (ફિગ. 18) દ્વારા પરિભ્રમણ O ના કેન્દ્ર સાથે જોડાયેલ સમૂહનું શરીર છે. જો પ્લેટફોર્મ કોણીય વેગ સાથે ફરવાનું શરૂ કરે છે (અને તેથી, બિન-જડતી સિસ્ટમમાં ફેરવાય છે), તો ઘર્ષણને કારણે શરીર પણ પરિભ્રમણમાં સામેલ થશે. તે જ સમયે, જ્યાં સુધી સ્ટ્રેચિંગ કોર્ડનું વધતું સ્થિતિસ્થાપક બળ આ હિલચાલને બંધ ન કરે ત્યાં સુધી તે પ્લેટફોર્મની મધ્યથી રેડિયલ દિશામાં આગળ વધશે. પછી શરીર કેન્દ્ર O થી થોડા અંતરે ફરવાનું શરૂ કરશે.

પ્લેટફોર્મ સાથે સંકળાયેલા નિરીક્ષકના દૃષ્ટિકોણથી, તેની સાથે સંબંધિત દડાની હિલચાલ અમુક બળને કારણે છે, આ જડતાનું બળ છે, કારણ કે તે બોલ પરના અન્ય ચોક્કસ પદાર્થોની ક્રિયાને કારણે થતું નથી; તેને જડતાનું કેન્દ્રત્યાગી બળ કહેવામાં આવે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે જડતાનું કેન્દ્રત્યાગી બળ તીવ્રતામાં સમાન હોય છે અને ખેંચાયેલી દોરીના સ્થિતિસ્થાપક બળની દિશામાં વિરુદ્ધ હોય છે, જે કેન્દ્રત્યાગી બળની ભૂમિકા ભજવે છે જે જડતા પ્રણાલીની તુલનામાં ફરતા શરીર પર કાર્ય કરે છે (જુઓ § 13) તેથી

તેથી, જડતાનું કેન્દ્રત્યાગી બળ પરિભ્રમણની ધરીથી શરીરના અંતરના પ્રમાણસર છે.

અમે ભારપૂર્વક જણાવીએ છીએ કે જડતાના કેન્દ્રત્યાગી બળને § 13 ના અંતે ઉલ્લેખિત "સામાન્ય" કેન્દ્રત્યાગી બળ સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ. આ વિવિધ પ્રકૃતિના દળો છે જે વિવિધ પદાર્થો પર લાગુ થાય છે: જડતાનું કેન્દ્રત્યાગી બળ શરીર પર લાગુ થાય છે, અને કેન્દ્રત્યાગી બળ જોડાણ પર લાગુ થાય છે.

નિષ્કર્ષમાં, અમે નોંધીએ છીએ કે ગુરુત્વાકર્ષણ અને જડતાના દળોની સમાનતાના સિદ્ધાંતની સ્થિતિથી, તમામ કેન્દ્રત્યાગી મિકેનિઝમ્સની ક્રિયા માટે એક સરળ સમજૂતી આપવામાં આવે છે: પંપ, વિભાજક, વગેરે (જુઓ § 13).

કોઈપણ કેન્દ્રત્યાગી મિકેનિઝમને ફરતી બિન-જડતી પ્રણાલી તરીકે ગણી શકાય, જે રેડિયલ રૂપરેખાંકનના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રના દેખાવનું કારણ બને છે, જે મર્યાદિત ક્ષેત્રમાં પાર્થિવ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રને નોંધપાત્ર રીતે ઓળંગે છે. આ ક્ષેત્રમાં, ફરતા માધ્યમના ગીચ કણો અથવા તેની સાથે નબળા રીતે સંકળાયેલા કણો તેની પરિઘ તરફ જાય છે (જેમ કે તેઓ "તળિયે" જાય છે).

મિકેનિક્સનો પ્રથમ કાયદો, અથવા જડતાનો કાયદો ( જડતા- તેના પર અન્ય સંસ્થાઓની ક્રિયાની ગેરહાજરીમાં તેમની ગતિ જાળવી રાખવા માટે આ શરીરની મિલકત છે ), જેમ કે તેને ઘણીવાર કહેવામાં આવે છે, તેની સ્થાપના ગેલિલિયો દ્વારા કરવામાં આવી હતી. પરંતુ ન્યૂટને આ કાયદાની કડક રચના આપી અને તેને મિકેનિક્સના મૂળભૂત નિયમોમાં સામેલ કરી. જડતાનો નિયમ ગતિના સૌથી સરળ કિસ્સામાં લાગુ પડે છે - શરીરની હિલચાલ જે અન્ય સંસ્થાઓ દ્વારા પ્રભાવિત નથી. આવા શરીરોને મુક્ત શરીર કહેવામાં આવે છે.

અનુભવનો ઉલ્લેખ કર્યા વિના મુક્ત શરીર કેવી રીતે આગળ વધે છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપવો અશક્ય છે. જો કે, એક પણ પ્રયોગ હાથ ધરવો અશક્ય છે જે તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં બતાવશે કે કોઈ પણ વસ્તુ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ન કરતું શરીર કેવી રીતે ફરે છે, કારણ કે આવા કોઈ શરીર નથી. આ કેવી રીતે હોઈ શકે?

બહાર નીકળવાનો એક જ રસ્તો છે. શરીર માટે એવી પરિસ્થિતિઓ બનાવવી જરૂરી છે કે જેના હેઠળ બાહ્ય પ્રભાવનો પ્રભાવ ઓછો અને ઓછો કરી શકાય, અને અવલોકન કરો કે આ શું તરફ દોરી જાય છે. તમે, ઉદાહરણ તરીકે, આડી સપાટી પર એક સરળ પથ્થરની હિલચાલનું અવલોકન કરી શકો છો પછી તેને ચોક્કસ ગતિ આપવામાં આવે છે. (પથ્થરનું જમીન તરફનું આકર્ષણ એ સપાટીની ક્રિયા દ્વારા સંતુલિત થાય છે કે જેના પર તે આરામ કરે છે, અને તેની હિલચાલની ગતિ માત્ર ઘર્ષણથી પ્રભાવિત થાય છે.) તે શોધવું સરળ છે કે સપાટી જેટલી સરળ, તેટલી ધીમે ધીમે પથ્થરની ઝડપ ઘટશે. સરળ બરફ પર, પથ્થર તેની ગતિમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કર્યા વિના, ખૂબ લાંબા સમય સુધી સ્લાઇડ કરે છે. હવાના ગાદીનો ઉપયોગ કરીને ઘર્ષણને ન્યૂનતમ ઘટાડી શકાય છે - હવાના જેટ જે શરીરને નક્કર સપાટીની ઉપર આધાર આપે છે જેની સાથે હલનચલન થાય છે. આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ જળ પરિવહન (હોવરક્રાફ્ટ)માં થાય છે. આવા અવલોકનોના આધારે, અમે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ: જો સપાટી સંપૂર્ણપણે સુંવાળી હોત, તો હવાના પ્રતિકારની ગેરહાજરીમાં (વેક્યુમમાં), પથ્થર તેની ગતિમાં જરાય ફેરફાર કરશે નહીં. તે આ તારણ હતું કે ગેલિલિયો પ્રથમ આવ્યા હતા.

બીજી બાજુ, એ નોંધવું સરળ છે કે જ્યારે કોઈ શરીરની ગતિ બદલાય છે, ત્યારે તેના પર અન્ય સંસ્થાઓનો પ્રભાવ હંમેશા શોધી કાઢવામાં આવે છે. આના પરથી આપણે એવા તારણ પર આવી શકીએ છીએ કે એક શરીર જે અન્ય સંસ્થાઓથી પૂરતું દૂર છે અને આ કારણોસર તેમની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતું નથી તે સતત ગતિએ આગળ વધે છે.

ચળવળ સાપેક્ષ છે, તેથી તે અન્ય શરીર સાથે સંકળાયેલા સંદર્ભના ફ્રેમના સંબંધમાં શરીરની હિલચાલ વિશે જ વાત કરવાનો અર્થપૂર્ણ છે. પ્રશ્ન તરત જ ઉદ્ભવે છે: શું મુક્ત શરીર અન્ય કોઈ શરીરની તુલનામાં સતત ગતિએ આગળ વધશે? જવાબ, અલબત્ત, નકારાત્મક છે. તેથી, જો પૃથ્વીના સંબંધમાં મુક્ત શરીર એકસરખી અને સમાન રીતે ફરે છે, તો પછી ફરતા હિંડોળાના સંબંધમાં શરીર ચોક્કસપણે આ રીતે આગળ વધશે નહીં.

શરીરની હિલચાલનું અવલોકન અને આ હિલચાલની પ્રકૃતિ પરના પ્રતિબિંબો આપણને આ નિષ્કર્ષ પર લઈ જાય છે કે મુક્ત શરીરો સતત ગતિ સાથે આગળ વધે છે, ઓછામાં ઓછા અમુક ચોક્કસ સંસ્થાઓ અને તેમના સંબંધિત સંદર્ભ ફ્રેમ્સના સંબંધમાં. ઉદાહરણ તરીકે, પૃથ્વીના સંબંધમાં. આ જડતાના કાયદાની મુખ્ય સામગ્રી છે.

તેથી જ ન્યુટનનો પ્રથમ કાયદો આ રીતે ઘડી શકાય છે:

એવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે કે જેના સંબંધમાં શરીર (સામગ્રી બિંદુ), તેના પર બાહ્ય પ્રભાવોની ગેરહાજરીમાં (અથવા તેમના પરસ્પર વળતર સાથે), આરામની સ્થિતિ અથવા સમાન રેક્ટિલિનીયર ગતિ જાળવી રાખે છે.

ઇનર્શિયલ રેફરન્સ ફ્રેમ

ન્યુટનનો પ્રથમ કાયદો દાવો કરે છે (આને પ્રાયોગિક ધોરણે ચોકસાઈની વિવિધ ડિગ્રી સાથે ચકાસી શકાય છે) કે જડતા પ્રણાલીઓ વાસ્તવમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. મિકેનિક્સનો આ કાયદો ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સને વિશેષ, વિશેષાધિકૃત સ્થિતિમાં મૂકે છે.

સંદર્ભ સિસ્ટમો, જેમાં ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ સંતુષ્ટ છે, તેને જડતા કહેવામાં આવે છે.

ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સ- આ એવી પ્રણાલીઓ છે કે જેના પર બાહ્ય પ્રભાવ અથવા તેમના પરસ્પર વળતરની ગેરહાજરીમાં ભૌતિક બિંદુ આરામ પર હોય છે અથવા એકસરખી અને સચોટ રીતે આગળ વધે છે.

અસંખ્ય ઇનર્શિયલ સિસ્ટમ્સ છે. ટ્રેકના સીધા વિભાગ સાથે સતત ગતિએ આગળ વધતી ટ્રેન સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ સિસ્ટમ પણ પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલ સિસ્ટમની જેમ જડ પ્રણાલી (લગભગ) છે. સંદર્ભના તમામ જડતા ફ્રેમ્સ સિસ્ટમોનો એક વર્ગ બનાવે છે જે એકબીજાની તુલનામાં એકસરખી અને સચોટ રીતે આગળ વધે છે. વિવિધ જડ પ્રણાલીઓમાં કોઈપણ શરીરના પ્રવેગક સમાન હોય છે.

આપેલ સંદર્ભ પ્રણાલી જડ છે તે કેવી રીતે સ્થાપિત કરવું? આ ફક્ત અનુભવ દ્વારા જ થઈ શકે છે. અવલોકનો દર્શાવે છે કે, ખૂબ ઊંચી ચોકસાઈ સાથે, સૂર્યકેન્દ્રીય પ્રણાલીને જડતા સંદર્ભ પ્રણાલી તરીકે ગણી શકાય, જેમાં કોઓર્ડિનેટ્સનું મૂળ સૂર્ય સાથે સંકળાયેલું હોય છે, અને અક્ષો ચોક્કસ "નિશ્ચિત" તારાઓ તરફ નિર્દેશિત થાય છે. પૃથ્વીની સપાટી સાથે સખત રીતે જોડાયેલ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ, સખત રીતે કહીએ તો, જડતા નથી, કારણ કે પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે અને તે જ સમયે તેની ધરીની આસપાસ ફરે છે. જો કે, જ્યારે વૈશ્વિક (એટલે ​​​​કે, વિશ્વવ્યાપી) સ્કેલ ન હોય તેવા હલનચલનનું વર્ણન કરતી વખતે, પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ પ્રણાલીઓને પૂરતી ચોકસાઈ સાથે જડતા ગણી શકાય.

જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓ એવી છે કે જે અમુક જડતા સંદર્ભ ફ્રેમની તુલનામાં એકસરખી અને સરખી રીતે આગળ વધે છે..

ગેલિલિયોએ તે શોધી કાઢ્યું જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીની અંદર હાથ ધરવામાં આવેલા કોઈપણ યાંત્રિક પ્રયોગો એ સ્થાપિત કરી શકતા નથી કે આ સિસ્ટમ આરામ પર છે કે એકસરખી અને સરખી રીતે આગળ વધે છે.. આ નિવેદન કહેવામાં આવે છે ગેલિલિયોનો સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત અથવા સાપેક્ષતાના યાંત્રિક સિદ્ધાંત.

આ સિદ્ધાંત પાછળથી એ. આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો હતો અને તે સાપેક્ષતાના વિશેષ સિદ્ધાંતમાંનો એક છે. સંદર્ભના જડતા ફ્રેમ્સ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં અત્યંત મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, કારણ કે, આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત મુજબ, ભૌતિકશાસ્ત્રના કોઈપણ કાયદાની ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ સંદર્ભની દરેક જડતા ફ્રેમમાં સમાન સ્વરૂપ ધરાવે છે. નીચેનામાં, અમે ફક્ત જડતી સિસ્ટમોનો ઉપયોગ કરીશું (દર વખતે આનો ઉલ્લેખ કર્યા વિના).

સંદર્ભની ફ્રેમ કે જેમાં ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ નથી તેને કહેવામાં આવે છે બિન-જડતીઅને.

આવી પ્રણાલીઓમાં કોઈ પણ સંદર્ભ પ્રણાલીનો સમાવેશ થાય છે જે પ્રવેગક સાથે ગતિશીલ હોય છે.

ન્યુટોનિયન મિકેનિક્સમાં, શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના નિયમો જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીના વર્ગ માટે ઘડવામાં આવે છે.

યાંત્રિક પ્રયોગનું ઉદાહરણ જેમાં પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલી સિસ્ટમની બિન-જડતા પ્રગટ થાય છે તે વર્તન છે. ફોકો લોલક. આ એક વિશાળ દડાનું નામ છે જે એકદમ લાંબા થ્રેડ પર લટકાવેલું છે અને સંતુલન સ્થિતિની આસપાસ નાના ઓસિલેશન કરે છે. જો પૃથ્વી સાથે સંકળાયેલી સિસ્ટમ જડતા ધરાવતી હોત, તો ફૌકોલ્ટ લોલકના સ્વિંગનું પ્લેન પૃથ્વીની સાપેક્ષમાં યથાવત રહેશે. વાસ્તવમાં, લોલકનું સ્વિંગ પ્લેન પૃથ્વીના પરિભ્રમણને કારણે ફરે છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર લોલકના પ્રક્ષેપણનો આકાર રોઝેટનો આકાર ધરાવે છે (ફિગ. 1).

ચોખા. 2

1. સાહિત્ય
2. ઓપન ફિઝિક્સ 2.5 (http://college.ru/physics/)

ભૌતિકશાસ્ત્ર: મિકેનિક્સ. 10મા ધોરણ: પાઠ્યપુસ્તક. ભૌતિકશાસ્ત્રના ઊંડા અભ્યાસ માટે / M.M. બાલાશોવ, એ.આઈ. ગોમોનોવા, એ.બી. ડોલિત્સ્કી અને અન્ય; એડ. જી.યા. માયાકીશેવા. – એમ.: બસ્ટાર્ડ, 2002. – 496 પૃ.

પ્રાચીન તત્વજ્ઞાનીઓએ ચળવળના સારને સમજવાનો પ્રયાસ કર્યો, માણસો પર તારાઓ અને સૂર્યની અસરને ઓળખવા. વધુમાં, લોકોએ હંમેશા તે દળોને ઓળખવાનો પ્રયાસ કર્યો છે જે તેની ચળવળ દરમિયાન, તેમજ આરામની ક્ષણે ભૌતિક બિંદુ પર કાર્ય કરે છે.

એરિસ્ટોટલ માનતા હતા કે ચળવળની ગેરહાજરીમાં, શરીરને કોઈપણ દળોથી અસર થતી નથી. ચાલો કઈ સંદર્ભ પ્રણાલીઓને જડતા કહેવામાં આવે છે તે શોધવાનો પ્રયાસ કરીએ અને તેના ઉદાહરણો આપીએ.

આરામની સ્થિતિ

રોજિંદા જીવનમાં આવી સ્થિતિને ઓળખવી મુશ્કેલ છે. લગભગ તમામ પ્રકારની યાંત્રિક ચળવળમાં, બાહ્ય દળોની હાજરી માનવામાં આવે છે. કારણ ઘર્ષણનું બળ છે, જે ઘણી વસ્તુઓને તેમની મૂળ સ્થિતિ છોડીને આરામની સ્થિતિ છોડતા અટકાવે છે.

ન્યૂટનના 1લા કાયદાનું નિવેદન

આધુનિક અર્થઘટનમાં, તે સંકલન પ્રણાલીના અસ્તિત્વને સમજાવે છે, જેના સંબંધમાં કોઈ વ્યક્તિ બાહ્ય દળો દ્વારા ભૌતિક બિંદુ પર પ્રભાવની ગેરહાજરીને ધ્યાનમાં લઈ શકે છે. ન્યુટનના દૃષ્ટિકોણથી, સંદર્ભ પ્રણાલીઓને જડતા કહેવામાં આવે છે, જે આપણને લાંબા સમય સુધી શરીરની ગતિના સંરક્ષણને ધ્યાનમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે.

વ્યાખ્યાઓ

કઈ સંદર્ભ પ્રણાલીઓ જડ છે? શાળાના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં તેમના ઉદાહરણોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. જડતા પ્રણાલીઓને સંદર્ભના તે ફ્રેમ્સ તરીકે ગણવામાં આવે છે કે જેના સંબંધમાં સામગ્રી બિંદુ સતત ગતિએ આગળ વધે છે. ન્યૂટને સ્પષ્ટ કર્યું કે કોઈ પણ શરીર એક સમાન સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે જ્યાં સુધી તેના પર દળો લાગુ કરવાની જરૂર નથી કે જે આવી સ્થિતિને બદલી શકે.

વાસ્તવમાં, જડતાનો કાયદો તમામ કિસ્સાઓમાં સંતુષ્ટ થતો નથી. જડતી અને બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલીઓના ઉદાહરણોનું વિશ્લેષણ કરતા, ચાલતા વાહનમાં હેન્ડ્રેલ પકડેલી વ્યક્તિનો વિચાર કરો. જ્યારે કાર તીવ્ર બ્રેક કરે છે, ત્યારે બાહ્ય બળની ગેરહાજરી હોવા છતાં, વ્યક્તિ વાહનની તુલનામાં આપમેળે આગળ વધે છે.

તે તારણ આપે છે કે જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીના તમામ ઉદાહરણો ન્યૂટનના 1લા કાયદાની રચનાને અનુરૂપ નથી. જડતાના કાયદાને સ્પષ્ટ કરવા માટે, એક શુદ્ધ સંદર્ભ રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં તે દોષરહિત રીતે પરિપૂર્ણ થાય છે.

સંદર્ભ સિસ્ટમોના પ્રકાર

કઈ સંદર્ભ પ્રણાલીઓને જડતા કહેવામાં આવે છે? આ ટૂંક સમયમાં સ્પષ્ટ થઈ જશે. "ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સના ઉદાહરણો આપો જેમાં ન્યૂટનનો 1 લા કાયદો સંતુષ્ટ છે" - સમાન કાર્ય શાળાના બાળકોને ઓફર કરવામાં આવે છે જેમણે નવમા ધોરણમાં ભૌતિકશાસ્ત્રને પરીક્ષા તરીકે પસંદ કર્યું છે. કાર્યનો સામનો કરવા માટે, જડતા અને બિન-જડતી સંદર્ભ સિસ્ટમોની સમજ હોવી જરૂરી છે.

જડતામાં જ્યાં સુધી શરીર અલગ છે ત્યાં સુધી શરીરની આરામ અથવા સમાન રેખીય ગતિ જાળવી રાખવાનો સમાવેશ થાય છે. "અલગ" એવા શરીર માનવામાં આવે છે જે જોડાયેલા નથી, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી અને એકબીજાથી દૂર છે.

ચાલો ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમના કેટલાક ઉદાહરણો જોઈએ. જો આપણે સંદર્ભ ફ્રેમને ગેલેક્સીમાં એક તારો માનીએ છીએ, અને ચાલતી બસ નહીં, તો હેન્ડ્રેલ્સને પકડી રાખતા મુસાફરો માટે જડતાના કાયદાની પરિપૂર્ણતા દોષરહિત હશે.

બ્રેકિંગ દરમિયાન, જ્યાં સુધી અન્ય સંસ્થાઓ દ્વારા તેના પર કાર્યવાહી કરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી આ વાહન એક સીધી રેખામાં સમાન રીતે આગળ વધવાનું ચાલુ રાખશે.

સંદર્ભના જડતા ફ્રેમના કેટલાક ઉદાહરણો શું છે? શરીરનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે અથવા તેની જડતાને અસર કરે છે તેની સાથે તેમનો સંબંધ હોવો જોઈએ નહીં.

તે આવી સિસ્ટમો માટે છે કે ન્યૂટનનો 1 લા કાયદો સંતુષ્ટ છે. વાસ્તવિક જીવનમાં, ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સની તુલનામાં શરીરની હિલચાલને ધ્યાનમાં લેવી મુશ્કેલ છે. તેમાંથી પૃથ્વીના પ્રયોગો કરવા માટે દૂરના તારા સુધી પહોંચવું અશક્ય છે.

પૃથ્વી તેના પર મૂકવામાં આવેલી વસ્તુઓ સાથે જોડાયેલી હોવા છતાં, તેને પરંપરાગત સંદર્ભ પ્રણાલી તરીકે લેવામાં આવે છે.

જો આપણે પૃથ્વીની સપાટીને સંદર્ભ ફ્રેમ તરીકે ધ્યાનમાં લઈએ તો જડતા સંદર્ભ ફ્રેમમાં પ્રવેગની ગણતરી કરી શકાય છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ન્યુટનના 1લા કાયદાનું કોઈ ગાણિતિક પ્રતિનિધિત્વ નથી, પરંતુ તે ઘણી ભૌતિક વ્યાખ્યાઓ અને શરતોની વ્યુત્પત્તિ માટેનો આધાર છે.

ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સના ઉદાહરણો

વિદ્યાર્થીઓને ક્યારેક ભૌતિક ઘટનાઓને સમજવામાં મુશ્કેલી પડે છે. નવમા-ગ્રેડર્સને નીચેની સામગ્રી સાથે કાર્ય ઓફર કરવામાં આવે છે: “કઈ સંદર્ભ સિસ્ટમોને જડતા કહેવામાં આવે છે? આવી સિસ્ટમના ઉદાહરણો આપો." ચાલો ધારીએ કે બોલ સાથેની કાર્ટ શરૂઆતમાં સપાટ સપાટી પર સ્થિર ગતિએ આગળ વધે છે. પછી તે રેતી સાથે આગળ વધે છે, પરિણામે બોલને ઝડપી ગતિમાં મૂકવામાં આવે છે, તે હકીકત હોવા છતાં કે અન્ય કોઈ દળો તેના પર કાર્ય કરતા નથી (તેમની કુલ અસર શૂન્ય છે).

શું થઈ રહ્યું છે તેનો સાર એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે રેતાળ સપાટી સાથે આગળ વધતી વખતે, સિસ્ટમ જડતા રહેવાનું બંધ કરે છે, તેની સતત ગતિ હોય છે. જડતા અને બિન-જડતી સંદર્ભ પ્રણાલીઓના ઉદાહરણો સૂચવે છે કે તેમનું સંક્રમણ ચોક્કસ સમયગાળામાં થાય છે.

જ્યારે શરીર વેગ આપે છે, ત્યારે તેના પ્રવેગકનું હકારાત્મક મૂલ્ય હોય છે, અને જ્યારે બ્રેકિંગ થાય છે, ત્યારે આ સૂચક નકારાત્મક બને છે.

વક્રીય ચળવળ

તારાઓ અને સૂર્યની સાપેક્ષમાં, પૃથ્વીની હિલચાલ વક્રીય માર્ગ સાથે થાય છે, જે લંબગોળ આકાર ધરાવે છે. સંદર્ભ પ્રણાલી કે જેમાં કેન્દ્ર સૂર્ય સાથે સંરેખિત છે, અને અક્ષો ચોક્કસ તારાઓ તરફ નિર્દેશિત છે, તેને જડતા ગણવામાં આવશે.

નોંધ કરો કે કોઈપણ સંદર્ભ પ્રણાલી કે જે સૂર્યકેન્દ્રીય પ્રણાલીની સાપેક્ષ રીતે સરખી રીતે અને સમાન રીતે આગળ વધશે તે જડ છે. વક્રીય ચળવળ કેટલાક પ્રવેગક સાથે હાથ ધરવામાં આવે છે.

પૃથ્વી તેની ધરીની આસપાસ ફરે છે તે હકીકતને ધ્યાનમાં લેતા, તેની સપાટી સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ ફ્રેમ, સૂર્યકેન્દ્રીય સપાટીની તુલનામાં, કેટલાક પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે. આવી સ્થિતિમાં, આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે સંદર્ભ ફ્રેમ, જે પૃથ્વીની સપાટી સાથે સંકળાયેલ છે, તે સૂર્યકેન્દ્રીય સપાટીની તુલનામાં પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે, તેથી તેને જડતા ગણી શકાય નહીં. પરંતુ આવી સિસ્ટમના પ્રવેગકનું મૂલ્ય એટલું નાનું છે કે ઘણા કિસ્સાઓમાં તે તેના સંબંધમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી યાંત્રિક ઘટનાની વિશિષ્ટતાઓને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.

તકનીકી પ્રકૃતિની વ્યવહારિક સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે, પૃથ્વીની સપાટી સાથે સખત રીતે જોડાયેલા સંદર્ભના ફ્રેમને જડતા તરીકે ધ્યાનમાં લેવાનો રિવાજ છે.

ગેલિલિયોની સાપેક્ષતા

સંદર્ભના તમામ જડતા ફ્રેમ્સમાં એક મહત્વપૂર્ણ મિલકત હોય છે, જે સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. તેનો સાર એ હકીકતમાં રહેલો છે કે સમાન પ્રારંભિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ કોઈપણ યાંત્રિક ઘટના એ જ રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે, પસંદ કરેલ સંદર્ભ સિસ્ટમને ધ્યાનમાં લીધા વિના.

સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત અનુસાર ISO ની સમાનતા નીચેની જોગવાઈઓમાં વ્યક્ત કરવામાં આવી છે:

• આવી સિસ્ટમોમાં તેઓ સમાન હોય છે, તેથી તેમના દ્વારા વર્ણવેલ કોઈપણ સમીકરણ, કોઓર્ડિનેટ્સ અને સમયની દ્રષ્ટિએ વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, તે યથાવત રહે છે.
• હાથ ધરવામાં આવેલા યાંત્રિક પ્રયોગોના પરિણામો એ નિર્ધારિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે કે શું સંદર્ભ પ્રણાલી આરામ પર હશે, અથવા તે એક સરખા સમાન ગતિ કરશે કે કેમ. કોઈપણ સિસ્ટમને શરતી રૂપે સ્થિર તરીકે ઓળખી શકાય છે જો બીજી સિસ્ટમ તેની સંબંધિત ચોક્કસ ગતિએ આગળ વધે.
• એક સિસ્ટમથી બીજી સિસ્ટમમાં સંક્રમણના કિસ્સામાં સંકલન પરિવર્તનના સંદર્ભમાં મિકેનિક્સનાં સમીકરણો યથાવત રહે છે. વિવિધ પ્રણાલીઓમાં સમાન ઘટનાનું વર્ણન કરવું શક્ય છે, પરંતુ તેમની ભૌતિક પ્રકૃતિ બદલાશે નહીં.

સમસ્યાનું નિરાકરણ

પ્રથમ ઉદાહરણ.

નીચેની એક જડતા સંદર્ભ સિસ્ટમ છે કે કેમ તે નક્કી કરો: a) એક કૃત્રિમ પૃથ્વી ઉપગ્રહ; બી) બાળકોનું આકર્ષણ.

જવાબ આપો.પ્રથમ કિસ્સામાં, જડતા સંદર્ભ ફ્રેમનો કોઈ પ્રશ્ન નથી, કારણ કે ઉપગ્રહ ગુરુત્વાકર્ષણ બળના પ્રભાવ હેઠળ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે, તેથી, ચળવળ કેટલાક પ્રવેગ સાથે થાય છે.

બીજું ઉદાહરણ.

રિપોર્ટિંગ સિસ્ટમ એલિવેટર સાથે નિશ્ચિતપણે જોડાયેલ છે. કઈ પરિસ્થિતિઓમાં તેને જડતા કહી શકાય? જો એલિવેટર: એ) નીચે પડે છે; b) સરખી રીતે ઉપરની તરફ ખસે છે; c) ઝડપથી વધે છે; ડી) સમાનરૂપે નીચે તરફ નિર્દેશિત.

જવાબ આપો. a) ફ્રી ફોલ દરમિયાન, પ્રવેગક દેખાય છે, તેથી એલિવેટર સાથે સંકળાયેલ સંદર્ભ ફ્રેમ જડતી રહેશે નહીં.

b) જ્યારે એલિવેટર એકસરખી રીતે આગળ વધે છે, ત્યારે સિસ્ટમ જડતી હોય છે.

c) જ્યારે અમુક પ્રવેગક સાથે આગળ વધે છે, ત્યારે સંદર્ભ પ્રણાલીને જડતા ગણવામાં આવે છે.

d) એલિવેટર ધીમી ગતિએ ચાલે છે અને તેમાં નકારાત્મક પ્રવેગક છે, તેથી સંદર્ભ ફ્રેમને જડતા કહી શકાય નહીં.

નિષ્કર્ષ

તેના સમગ્ર અસ્તિત્વ દરમિયાન, માનવતા પ્રકૃતિમાં બનતી ઘટનાઓને સમજવાનો પ્રયાસ કરી રહી છે. ગતિની સાપેક્ષતાને સમજાવવાના પ્રયાસો ગેલિલિયો ગેલિલી દ્વારા કરવામાં આવ્યા હતા. આઇઝેક ન્યૂટન જડતાનો કાયદો મેળવવામાં સફળ થયા, જેનો ઉપયોગ મિકેનિક્સમાં ગણતરીઓ હાથ ધરતી વખતે મુખ્ય ધારણા તરીકે થવા લાગ્યો.

હાલમાં, શરીરની સ્થિતિ નિર્ધારણ પ્રણાલીમાં શરીર, સમય નક્કી કરવા માટેનું ઉપકરણ અને સંકલન પ્રણાલીનો સમાવેશ થાય છે. શરીર હલનચલન કરે છે કે સ્થિર છે તેના આધારે, ઇચ્છિત સમયગાળામાં ચોક્કસ ઑબ્જેક્ટની સ્થિતિને લાક્ષણિકતા આપવી શક્ય છે.

પ્રાચીન કાળથી, ભૌતિક શરીરની હિલચાલ વૈજ્ઞાનિકોના મનને ઉત્તેજિત કરવાનું ક્યારેય બંધ થઈ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, એરિસ્ટોટલ પોતે માનતા હતા કે જો કોઈ દળો શરીર પર કાર્ય કરે છે, તો પછી આવા શરીર હંમેશા આરામમાં રહેશે.

અને માત્ર 2000 વર્ષ પછી, ઇટાલિયન વૈજ્ઞાનિક ગેલિલિયો ગેલિલી એરિસ્ટોટલની રચનામાંથી "હંમેશા" શબ્દને બાકાત કરવામાં સક્ષમ હતા. ગેલિલિયોને સમજાયું કે શરીર આરામમાં છે તે માત્ર બાહ્ય દળોની ગેરહાજરીનું પરિણામ નથી.

પછી ગેલિલિયોએ જાહેર કર્યું: એક શરીર કે જેના પર કોઈ દળો કાર્ય કરશે નહીં તે કાં તો આરામ કરશે અથવા સીધી રેખામાં સમાન રીતે આગળ વધશે. એટલે કે, ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી, સીધા માર્ગ પર સમાન ગતિએ ચળવળ એ આરામની સ્થિતિ સમાન છે.

આરામની સ્થિતિ શું છે?

જીવનમાં, આ હકીકતનું અવલોકન કરવું ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, કારણ કે ત્યાં હંમેશા ઘર્ષણ બળ હોય છે જે વસ્તુઓ અને વસ્તુઓને તેમના સ્થાનો છોડતા અટકાવે છે. પરંતુ જો તમે એક અમર્યાદિત લાંબી, એકદમ લપસણો અને સરળ સ્કેટિંગ રિંકની કલ્પના કરો કે જેના પર શરીર ઊભું છે, તો તે સ્પષ્ટ થઈ જશે કે જો તમે શરીરને આવેગ આપો છો, તો શરીર અનિશ્ચિતપણે અને એક સીધી રેખામાં આગળ વધશે.

ખરેખર, શરીર પર માત્ર બે જ દળો કાર્ય કરે છે: ગુરુત્વાકર્ષણ અને ભૂમિ પ્રતિક્રિયા બળ. પરંતુ તેઓ સમાન સીધી રેખા પર સ્થિત છે અને એકબીજા સામે નિર્દેશિત છે. આમ, સુપરપોઝિશનના સિદ્ધાંત મુજબ, આપણી પાસે છે કે આવા શરીર પર કાર્ય કરતું કુલ બળ શૂન્ય છે.

જો કે, આ એક આદર્શ કેસ છે. જીવનમાં, ઘર્ષણનું બળ લગભગ તમામ કિસ્સાઓમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. ગેલિલિયોએ એક સીધી રેખામાં સ્થિર ગતિએ આરામ અને ગતિની સ્થિતિને સમાન કરીને મહત્વપૂર્ણ શોધ કરી. પરંતુ આ પૂરતું ન હતું. તે બહાર આવ્યું છે કે આ સ્થિતિ તમામ કિસ્સાઓમાં પૂરી થતી નથી.

આ મુદ્દાની સ્પષ્ટતા આઇઝેક ન્યૂટન દ્વારા કરવામાં આવી હતી, જેમણે ગેલિલિયોના સંશોધનનો સારાંશ આપ્યો હતો અને આ રીતે ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો ઘડ્યો હતો.

ન્યુટનનો પ્રથમ નિયમ: આપણે તેને જાતે ઘડીએ છીએ

ન્યુટનના પ્રથમ કાયદાના બે ફોર્મ્યુલેશન છે: આધુનિક એક અને આઇઝેક ન્યુટન પોતે બનાવેલ. મૂળ સંસ્કરણમાં, ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ કંઈક અંશે અચોક્કસ હતો, અને આધુનિક સંસ્કરણ, આ અચોક્કસતાને સુધારવાના પ્રયાસોમાં, ખૂબ જ ગૂંચવણભર્યું અને તેથી અસફળ બન્યું. ઠીક છે, કારણ કે સત્ય હંમેશા ક્યાંક નજીકમાં હોય છે, અમે તેને "નજીકમાં" શોધવાનો પ્રયાસ કરીશું અને આ કાયદો શું છે તે શોધીશું.

આધુનિક શબ્દરચનાઆના જેવું લાગે છે: "એવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ છે, જેને જડતા કહેવામાં આવે છે, જેની સાપેક્ષમાં, બાહ્ય પ્રભાવોની ગેરહાજરીમાં, ભૌતિક બિંદુ તેની ગતિની તીવ્રતા અને દિશાને અનિશ્ચિત સમય સુધી જાળવી રાખે છે".

ઇનર્શિયલ રેફરન્સ સિસ્ટમ્સ

જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓ તે છે જેમાં જડતાનો કાયદો સંતુષ્ટ છે. જડતાનો નિયમ એ છે કે શરીર તેમની ગતિને યથાવત જાળવી રાખે છે જો તેઓ પર અન્ય સંસ્થાઓ દ્વારા કાર્યવાહી કરવામાં ન આવે. જ્યારે પ્રશ્ન: "આ "અહીં" ક્યાં છે?" ત્યારે તે ખૂબ જ અજીર્ણ, અગમ્ય અને હાસ્યજનક પરિસ્થિતિની યાદ અપાવે છે તેઓ જવાબ આપે છે: "તે અહીં છે," અને પછીના તાર્કિક પ્રશ્ન માટે: ""અહીં" ક્યાં છે?" તેઓ જવાબ આપે છે: "તે અહીં છે." માખણ તેલ. એક દુષ્ટ વર્તુળ.

ન્યૂટનની પોતાની રચનાઆ છે: "દરેક શરીર આરામની સ્થિતિમાં જાળવવાનું ચાલુ રાખે છે અથવા જ્યાં સુધી લાગુ દળો દ્વારા તે સ્થિતિને બદલવા માટે ફરજ પાડવામાં ન આવે ત્યાં સુધી અને એકસમાન અને લંબચોરસ ગતિમાં જાળવવામાં આવે છે.".

જો કે, વ્યવહારમાં આ કાયદાનું હંમેશા પાલન થતું નથી. તમે આ સરળતાથી ચકાસી શકો છો. જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ ચાલતી બસમાં હેન્ડ્રેઈલ પકડ્યા વિના ઉભી રહે છે અને બસ અચાનક બ્રેક લગાવે છે, ત્યારે વ્યક્તિ બસની સાપેક્ષે આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે, જો કે કોઈ દૃશ્યમાન બળ તેને આવું કરવા દબાણ કરતું નથી.

એટલે કે, બસના સંદર્ભમાં, ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ તેની મૂળ રચનામાં સંતુષ્ટ નથી. દેખીતી રીતે, તેને સ્પષ્ટતાની જરૂર છે. સ્પષ્ટતા એ જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓનો પરિચય છે. એટલે કે, આવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ જેમાં ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો સંતુષ્ટ છે. આ સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ નથી, તેથી ચાલો આ બધું માનવ ભાષામાં અનુવાદિત કરવાનો પ્રયાસ કરીએ.

જડતા અને બિન-જડતી સંદર્ભ સિસ્ટમો

કોઈપણ શરીરની જડતાનો ગુણધર્મ એવો હોય છે કે જ્યાં સુધી શરીર અન્ય શરીરોથી અલગ રહે છે ત્યાં સુધી તે તેની આરામની સ્થિતિ અથવા સમાન રેખીય ગતિ જાળવી રાખશે. "અલગ" નો અર્થ કોઈપણ રીતે જોડાયેલ નથી, અન્ય સંસ્થાઓથી અનંત દૂર છે.

વ્યવહારમાં, આનો અર્થ એ છે કે જો આપણા ઉદાહરણમાં આપણે સંદર્ભ પ્રણાલી તરીકે બસને નહીં, પરંતુ ગેલેક્સીની બહારના કેટલાક તારાઓ લઈએ, તો ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો બેદરકાર મુસાફર માટે એકદમ સંતુષ્ટ થશે જે તેને પકડી રાખતો નથી. હેન્ડ્રેલ્સ જ્યારે બસ બ્રેક કરે છે, ત્યારે તે તેની એકસમાન ગતિ ચાલુ રાખશે જ્યાં સુધી અન્ય સંસ્થાઓ તેના પર કાર્ય ન કરે.

આવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ, જે કોઈપણ રીતે વિચારણા હેઠળના શરીર સાથે જોડાયેલી નથી, અને જે કોઈપણ રીતે શરીરની જડતાને અસર કરતી નથી, તેને જડતા કહેવામાં આવે છે. આવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓ માટે, ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ તેની મૂળ રચનામાં એકદમ માન્ય છે.

તે કાયદો છે આ રીતે ઘડી શકાય છે: સંદર્ભ પ્રણાલીઓમાં કે જે શરીર સાથે સંપૂર્ણપણે જોડાયેલ નથી, બાહ્ય પ્રભાવની ગેરહાજરીમાં શરીરની ગતિ યથાવત રહે છે. આ સ્વરૂપમાં, ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ સરળતાથી સમજી શકાય છે.

સમસ્યા એ છે કે વ્યવહારમાં આવી સંદર્ભ પ્રણાલીઓની તુલનામાં ચોક્કસ શરીરની ગતિને ધ્યાનમાં લેવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. આપણે અનંત દૂરના તારા તરફ જઈ શકતા નથી અને ત્યાંથી પૃથ્વી પર કોઈ પ્રયોગો કરી શકતા નથી.

તેથી, પૃથ્વીને પરંપરાગત રીતે ઘણીવાર આવી સંદર્ભ પ્રણાલી તરીકે લેવામાં આવે છે, જો કે તે તેના પર સ્થિત શરીર સાથે જોડાયેલ છે અને તેમની હિલચાલની લાક્ષણિકતાઓને અસર કરે છે. પરંતુ ઘણી ગણતરીઓ માટે આ અંદાજ પૂરતો છે. તેથી, જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓના ઉદાહરણોને તેના પર સ્થિત શરીર માટે પૃથ્વી, તેના ગ્રહો માટે સૌરમંડળ અને તેથી વધુ ગણી શકાય.

ન્યૂટનનો પ્રથમ નિયમ કોઈ ભૌતિક સૂત્ર દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યો નથી, પરંતુ અન્ય ખ્યાલો અને વ્યાખ્યાઓ તેમાંથી લેવામાં આવી છે. સારમાં, આ કાયદો શરીરની જડતાને ધારણ કરે છે. અને આમ તે તારણ આપે છે કે જડતા સંદર્ભ પ્રણાલીઓ માટે જડતાનો કાયદો ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો છે.

જડતા પ્રણાલીઓ અને ન્યૂટનના પ્રથમ કાયદાના વધુ ઉદાહરણો

તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, જો બોલ સાથેની કાર્ટ પ્રથમ સપાટ સપાટી પર, સતત ગતિએ આગળ વધે છે, અને પછી રેતાળ સપાટી પર જાય છે, તો કાર્ટની અંદરનો દડો વેગ આપવાનું શરૂ કરશે, જો કે તેના પર કોઈ દળો કાર્ય કરશે નહીં (માં હકીકતમાં, તેઓ કરે છે, પરંતુ તેમની રકમ શૂન્ય છે).

આવું થાય છે કારણ કે રેફરન્સ સિસ્ટમ (આ કિસ્સામાં, કાર્ટ) જ્યારે તે રેતાળ સપાટીને અથડાવે છે ત્યારે તે બિન-જડતી બની જાય છે, એટલે કે, તે સતત ગતિએ આગળ વધવાનું બંધ કરે છે.

ન્યૂટનનો પ્રથમ કાયદો સંદર્ભના જડતા અને બિન-જડતી ફ્રેમ વચ્ચે મહત્વપૂર્ણ તફાવત બનાવે છે. આ કાયદાનું બીજું મહત્વનું પરિણામ એ હકીકત છે કે પ્રવેગક, એક અર્થમાં, શરીરની ગતિ કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ છે.

કારણ કે એક સીધી રેખામાં સતત ગતિએ આગળ વધવું એ આરામમાં છે. જ્યારે પ્રવેગ સાથેની ગતિ સ્પષ્ટપણે સૂચવે છે કે કાં તો શરીર પર લાગુ કરાયેલા બળોનો સરવાળો શૂન્ય જેવો નથી, અથવા તો સંદર્ભની ફ્રેમ કે જેમાં શરીર સ્થિત છે તે બિન-જડતી છે, એટલે કે, તે પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે.

તદુપરાંત, પ્રવેગક કાં તો હકારાત્મક (શરીર વેગ આપે છે) અથવા નકારાત્મક (શરીર ધીમો પડી જાય છે) હોઈ શકે છે.

તમારા અભ્યાસમાં મદદની જરૂર છે?