Ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգ

Ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգ, հաշվարկման համակարգ, որում Նյուտոնի առաջին օրենքը չի գործում։ Նյուտոնի առաջին օրենքը հայտնի է նաև իներցիայի օրենք անունով։ Ըստ դրա՝ եթե մարմնի վրա ուժեր չեն ազդում, ապան նա գտնվում է դադարի վիճակում կամ շարժվում է ուղղաձիգ և հավասարաչափ։ Արագացումով շարժվող կամ իներցիալ համակարգի նկատմամբ պտտական շարժում կատարող ցանկացած համակարգ համակարգ ոչ իներցիալ համակարգ է։ Ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգերում Նյուտոնի երկրորդ օրենքը ևս տեղի չունի։ Որպեսզի ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգում նյութական կետի շարժման հավասարումը մաթեմատիկորեն ունենա Նյուտոնի երկրորդ օրենքի տեսքը, իներցիալ համակարգերում գործող «սովորական» ուժերից բացի ներառում են նաև իներցիայի ուժը։

Նյուտոնի օրենքները տեղի ունեն միայն իներցիալ հաշվարկման համակարգերում։ Ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգում շարժման հավասարումները գտնելու համար պետք է իմանալ ուժերի և արագությունների ձևափոխության օրենքները իներցիալ հաշվարկման համակարգից ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգ անցնելիս։

Դասական մեխանիկայում

Դասական մեխանիկայում ձևակերպվում են հետևյալ երկու դրույթները․

1. Ժամանակը բացարձակ է, այսինքն՝ ժամանակի միջակայքը ցանկացած երկու իրադարձությունների միջև նույնն է բոլոր կամայաբար շարժվող հաշվարկման համակարգերում։
2. Տարածությունը բացարձակ է, այսինքն՝ հեռավորությունը երկու ցանկացած նյութական կետերի միջև նույնն է բոլոր կամայաբար շարժվող հաշվարկման համակարգերում։

Այս երկու սկզբունքները թույլ են տալիս գրել նյութական կետի շարժման հավասարումը ցանկացած ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգի նկատմամբ, որում տեղի չունի Նյուտոնի առաջին օրենք։

Նյութական կետի շարժման հավասարումը ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգում կարելի է ներկայացնել

$m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}-m{\vec {a}}_{e}-m{\vec {a}}_{k}$

կամ

$m{\vec {a}}_{r}={\vec {F}}+2m\left[{\vec {v}}_{r}\times {\vec {\omega }}\right]-m{\frac {d{\vec {v_{0}}}}{dt}}+m\omega ^{2}{\vec {r}}_{\perp }-m\left[{\frac {d{\vec {\omega }}}{dt}}\times {\vec {r}}\right]$,

տեսքով, որտեղ $\ m$-ը մարմնի զանգվածն է, $\ {\vec {a}}_{r}$֊ը և ${\vec {v}}_{r}$֊ը՝ արագացումը և արագությունը ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգի նկատմամբ, $\ {\vec {F}}$֊ը՝ մարմնի վրա ազդող բոլոր արտաքին ուժերի գումարը, $\ {\vec {a}}_{e}$֊ն՝ փոխադրական արագացումը, $\ {\vec {a}}_{k}$֊ն՝ Կորիոլիսի արագացումը, $\omega$֊ն՝ կոորդինատների սկզբնակետով անցնող ակնթարթային առանցքի շուրջը պտտվող ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգի պտտական շարժման անկյունային արագությունը, ${\vec {v_{0}}}$֊ն՝ ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգի կոորդինատների սկզբնակետի շարժման արագությունը որևէ իներցիալ հաշվարկման համակարգի նկատմամբ։

Այս հավասարումը կարելի է գրել Նյուտոնի երկրորդ օրենքի սովորական տեսքով, եթե ներմուծենք իներցիայի ուժը․

• ${\vec {F}}_{e}=-m{\vec {a}}_{e}$֊ն փոխադրական իներցիայի ուժն է,
• ${\vec {F}}_{k}=-m{\vec {a}}_{k}$֊ն՝ Կորիոլիսի ուժը։

Ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգերում ի հայտ են գալիս իներցիայի ուժեր։ Այս ուժերի առաջանալը համակարգի՝ ոչ իներցիալ լինելու նշան է։

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունում

Հիմնական հոդված՝ Համարժեքության սկզբունք

Ըստ գրավիտացիայի և իներցիայի ուժերի համարժեքության սկզբունքի՝ հնարավոր չէ տարբերակել, թե տվյալ մարմնի վրա ինչ ուժ է ազդում՝ գրավիտացիոն թե իներցիոն։ Միևնույն ժամանակ վերջավոր տիրույթում տարածաժամանակի կորության պատճառով հնարավոր չէ վերացնել գրավիտացիայի մակընթացային ուժերը որևէ հաշվարկման համակարգ անցնելիս։ Այս իմաստով գլոբալ և նույնիսկ վերջավոր իներցիալ հաշվարկման համակարգերը ընդհանուր դեպքում առկա չեն հարաբերականության ընդհանուր տեսությունում, այսինքն՝ բոլոր հաշվարկման համակարգերը ոչ իներցիալ են։

Քվանտային տեսություն

1976 թվականին Վիլյամ Ունրուն, կիրառելով դաշտի քվանտային տեսության մեթոդները, ցույց տվեց, որ ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգերում առաջանում է ջերմային ճառագայթում, որի ջերմաստիճանը հավասար է

$T_{u}={\frac {\hbar a}{2\pi kc}}$,

որտեղ $~a$֊ն հաշվարկման համակարգի արագացումն է։ Իներցիալ հաշվարկման համակարգերում Ունրուի էֆեկտը բացակայում է ($~a=0$)։ Ունրուի էֆեկտը հանգում է նրան, որ ոչ իներցիալ հաշվարկման համակարգերում պրոտոնները վերջավոր կյանքի տևողություն են ձեռք բերում՝ հնարավոր է դառնում նրանց հակադարձ բետա֊տրոհումը նեյտրոնի, պոզիտրոնի և նեյտրինոյի։ Միևնույն ժամանակ Ունրուի ճառագայթումն ունի այնպիսի հատկություններ, որոնք ամբողջությամբ չեն համընկնում սովորական ջերմային ճառագայթման հետ։