Інерціальна система відліку - малюнок

Інерціальна система відліку — визначення, формули, приклади



Одне із завдань фізики – визначити провідні поняття і правила, відповідно до яких рухається матерія, тобто всі можливі конфігурації її стану в часі.

Для опису руху була введена інерціальна система відліку (ІСВ). Вона являє собою матеріальну основу, на основі якої можна вимірювати властивості стану фізіологічного системного руху.

Інерціальні системи відліку - визначення

Відомості про особливості системи

У системах відліку (СВ), побудованих відповідно до типу інерції, вільні тіла рухаються прямим і виміряним чином — з недоступністю зовнішнього впливу або взагалі не рухаються. У цій системі відліку місце вважається однорідним і ізотропним.

Термін інерційна система відліку був придуманий Людвігом Ланге в 1885 році для позначення системи координат, в якій використовуються закони Ньютона і формули розрахунку.

Рух тіла
Рух тіла має враховуватися в порівняно різних частинах, в іншому випадку неможливо визначити його стан на місці. Нарешті, кажучи про інерціальне явище, слід показати, відносно чого тіло буде в спокійному стані або рухатися розмірено і прямо.

Таким чином, за першим законом Ньютона, що називається інерційним, формулюють дані описаним чином. Є такі високі класи, щодо яких тіла, що прогресивно пересуваються, захищають довгострокову швидкість, якщо вплив інших на нього компенсується.

При ІСВ тіло рухається в постійному значенні. Таким чином, рух тіла в системі відліку відбувається з однаковим ступенем швидкості.

Системи відліку можна віднести до інерційних ті:

  • в яких при R = 0, V = постійна;
  • що рухаються відносно системи відліку в прямій лінії.

У всіх інерційних системах відліку з однаковими початковими критеріями механічні явища проходять однаково, тобто підкоряються одному і тому ж закону. Це твердження називається принципом відносності Галілея.

Складові системи відліку

Інерційний та неінерційний вид

Системи відліку, для яких є закон інерції, називаються інерційними. Галілеївські експерименти, фактично, рекомендували вважати систему відліку, пов’язану з територією, інерціальною. Але інерційні системи нескінченні. Кожна СВ, що рухається з постійною швидкістю щодо іншої, вважається інерціальною. У них прискорення тіла стане схожим.

Якщо система відліку переміщається відносно і потроху, але зі змінною швидкістю або оборотами, то вона не вважається інерційною. У такій системі тіло має здатність самостійно прискорюватися, в тому числі якщо інші частини її не задіяні.

У неінерціальних системах відліку перший закон Ньютона не виконується.

Наразі відомо, що сама довідкова система, пов’язана з територією, має здатність бути приблизно інерціальною. Дослідження говорять, що насправді, коли тіла переміщаються відносно системи відліку, що пов’язана з територією, з’являються порушення закону інерції. Найточнішими приладами інерціальної системи відліку можна вважати ті, що пов’язані з Сонцем та іншими зірками.

Як відомо, територія руху відносна зоряному небу, а Сонце прискорюється і обертається навколо своєї осі. Але якщо закон інерції порушується в системах відліку, пов’язаних з територією, в задачах вивчення передбачені невеликі переміщення, і в результаті цього, як правило, СВ, пов’язані з територією, вважаються інерційними.

Зараз існують системи позиціювання тіла, які включають пристрій для вимірювання часу та систему координат. Залежно від того, чи рухається тіло або воно нерухоме, можна схарактеризувати стан об’єкта в бажаний час.

Інерціальні та неінерціальні системи відліку

Основні інформаційні дані

Інерціальна навігаційна система (модулі) – це безпечний спосіб отримання інформації про курс, координати, швидкість і параметри вирівнювання кута з платформи, на якій вона встановлена. Після цього варто відзначити такі істотні особливості, як автономність і відсутність маскуючих видів робіт, які визначають їх широку реалізацію.

Початковий геоцентричний (первинний) апарат, в порівнянні з яким проводяться вимірювання, вважається інерційним (тобто безумовним, фіксованим щодо зірок). При його підтримці об’єкти вирівнюються за координатами, швидкостю, прискоренню і іншим ключовим характеристикам (літаки, ракети, галактичні, підводні човни і так далі).

Модулі інерціальної системи відліку мають явні високі якості в порівнянні з іншими навігаційними системами:

  • універсальність;
  • імовірність визначення даних про рух;
  • автономність дій;
  • безумовна перешкодостійкість.

Геліоцентрична система відліку

Використання навігації

Інерціальна система відліку надає дані навігації для користувацьких систем. Вона використовує силу і кільцевий лазерний гіроскоп замість звичайного визначення кутової швидкості щодо осей. Її датчики встановлені безпосередньо на планері.

Основна функція кожного датчика полягає в жорсткому визначенні і розрахунку лінійних прискорень і кутових швидкостей обертання щодо існуючих осей руху літального апарату.

Ці дані використовуються для зображення навігації. Кожен датчик може розглядатися і містить три лазерних гіроскопи і три акселерометри. Вони сприймають кутові швидкості і лінійні прискорення відповідно. Отримані дані перетворюються в локальні вертикальні координати і об’єднуються з вхідною інформацією ефіру для розрахунку важливих параметрів, застосовність для:

  • положення;
  • орієнтація;
  • істинного і магнітного курсу;
  • швидкості і напрямку вітру;
  • вільного прискорення;
  • висоти.

Показ інерціальної системи можуть передаватися на дисплеї системи бортового приладобудування. Вони також показуються на дисплеї управління польотом.

Принцип відносності Галілея

Загальні положення

Перша вимога, яку повинна виконуватися інерціальна система, щоб працювати правильно, є вирівнюванням кордонів. Ця вимога, в основному, складається з визначення локальної вертикалі і початкового курсу. У розрахунках вирівнювання використовується основна передумова, що єдині прискорення обумовлені силою тяжіння Землі. Один рух під час вирівнювання, значить, обертання.

Прискорення, викликані гравітацією, завжди перпендикулярні поверхні і, таким чином, визначають локальну вертикаль. Вона використовується для установки даних про орієнтацію так, щоб вони були точно прив’язані до вертикалі.

Після того як причина встановлена, лазерний гіроскоп визначає компоненти швидкості Землі, щоб знати курс літака. Коли вирівнювання продовжується, визначення вертикальної прив’язки налаштовуються для максимальної точності.

Закон інерції Гагілея

Мінімальна тривалість режиму вирівнювання становить 10 хвилин. При навігації інерціальні системи надають вихідні дані для:

  • орієнтації, курсу;
  • поточного положення;
  • прискорень;
  • кута зміщення;
  • швидкості відносно Землі і даних про вітер.

Ця геліоцентрична інформація отримується з даних гіроскопічного датчика і акселерометра. Початкові сигнали орієнтації можуть існувати не довго, а курс і швидкості модифікуються сигналами датчиків, щоб входити в реальному часі в поточні поступальні параметри за допомогою реалізації та обчислень комп’ютера.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *