На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









7. Инерциальные системы

Прочитав предыдущий параграф, внимательный читатель, вероятно, упрекнет автора. Почему при рассмотрении закона инерции нигде не было сказано о системе отсчета — ведь без этого разговор о скорости движения теряет смысл! Бессмысленным становится и понятие прямолинейного движения: тело может двигаться относительно одного тела отсчета (например, Земли) равномерно и прямолинейно, относительно же другого тела отсчета (например, Солнца) — криволинейно.
 
Читатель прав. До тех пор, пока мы не фиксировали систему отсчета, все сказанное в предыдущем параграфе остается бессодержательным. Что думал по этому поводу сам Ньютон, формулируя закон инерции?
 
Если Галилей считал, что все законы движения тел справедливы в системе отсчета, связанной с Солнцем (т. е. в системе Коперника), то Ньютон избрал другой путь. Он предполагал, что, независимо от существования и движения материальных тел в пространстве, последнее всегда остается себе подобным и неподвижным. Движение тела относительно этого неподвижного, так называемого абсолютного пространства Ньютон называл абсолютным движением. Введение понятия пространства явилось значительным обобщением со стороны Ньютона. В античные времена и в средневековье не знали ни одного слова, которое бы обозначало физическое пространство в том смысле, как мы понимаем это сейчас. Слово «Spatium» означало в древнем Риме только «комната» и «промежуток». Ньютон впервые в своем сочинении «Математические начала натуральной философии» (изданном на латинском языке) придал слову «spatium» значение физического абсолютного пространства. Формулируя свое учение, Ньютон всегда имел в виду движение в абсолютном пространстве. Таким образом, закон инерции, строго говоря, должен гласить следующее. Каждое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в абсолютном пространстве до тех пор, пока действующие на него силы не заставят его изменить это состояние.
 
Второй закон Ньютона также нужно сформулировать таким образом, чтобы было подчеркнуто абсолютное пространство в качестве системы отсчета. Ускорение тела в абсолютном пространстве пропорционально действующей на него силе.
 
Если, например, действующая на тело сила удвоится, то удвоится и ускорение тела в абсолютном пространстве. Если действующая на тело сила обратится в нуль, то станет равным нулю и ускорение в абсолютном пространстве — тело начнет двигаться с постоянной скоростью.
 
Ньютон считал абсолютным и время. Он писал: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью».
 
Ньютон изучал движение тел в системе отсчета, которую образуют абсолютное пространство и абсолютное время. Назовем эту систему абсолютной системой отсчета. Ньютон полагал, что, хотя движение тела можно описать в любой системе отсчета, все же каждому телу присуще свое особое истинное движение — это движение в абсолютной системе отсчета. Тем самым он утверждал, что из всех возможных систем отсчета следует предпочесть одну, а именно: абсолютное пространство и абсолютное время.
 
Предположим на минуту, что абсолютное пространство и абсолютное время действительно существуют. Это значит, что существует пространство, где все свободные тела движутся равномерно и прямолинейно (закон инерции).
 
Представим теперь, что мы находимся в самолете, который летит в абсолютном пространстве равномерно и прямолинейно со скоростью, скажем, 700 км/час. Пусть вблизи него летит пуля также равномерно и прямолинейно со скоростью 750 км/час. Для простоты рассуждения предположим, что направления движения самолета и пули совпадают. Наблюдая за движением пули из самолета, мы можем установить, что ее скорость относительно самолета составляет 50 км/час и, что весьма существенно, пуля движется относительно самолета равномерно и прямолинейно. В связанной с самолетом системе отсчета движение пули также будет равномерным и прямолинейным, как и в абсолютном пространстве.
 
Инерциальный характер движения пули не зависит от того, движется ли самолет в том же направлении, что и пуля, или нет; не имеют также значения и величины скоростей. Существенно только то, что в абсолютном пространстве и самолет, и пуля движутся равномерно и прямолинейно; тогда пуля будет двигаться относительно самолета тоже равномерно и прямолинейно.
 
Представим теперь бесконечное число самолетов в абсолютном пространстве, летящих равномерно в прямолинейно (величины скоростей и направления движения могут быть любыми), и свяжем с каждым самолетом систему отсчета. Получим бесконечное число систем отсчета, каждую из которых можно использовать для описания движения пули. В разных системах скорость пути различна, но во всех них она движется прямолинейно и равномерно, как и в абсолютном пространстве. Именно это и важно для нас. В первом законе Ньютона ничего не говорится о величине скорости, говорится только о равномерном и прямолинейном характере движения. Отсюда следует, что, если первый закон Ньютона имеет место в абсолютной системе отсчета, он будет действительным и в любой другой системе отсчета, которая движется относительно абсолютного пространства равномерно и прямолинейно.
 
Аналогично обстоит дело и со вторым законом Ньютона, в котором говорится только об ускорении, но не о скорости. Так как все воображаемые самолеты в абсолютном пространстве движутся равномерно и прямолинейно (т. е. с ускорениями, равными нулю), то ускорение тела относительно любого самолета будет точно таким же, как ускорение относительно абсолютного пространства. Следовательно, если второй закон Ньютона действителен в абсолютной системе отсчета, то он будет правилен и в любой другой системе отсчета, движущейся относительно абсолютного пространства равномерно и прямолинейно.
 
Формулируя законы движения, Ньютон имел в виду движение только по отношению к абсолютному пространству. В действительности же эти законы пригодны во всех  системах  отсчета,  которые движутся относительно  абсолютного пространства равномерно и прямолинейно.
 
Все системы отсчета, в которых справедливы законы ньютона, мы будем в дальнейшем называть инерциальными системами. Другими словами, инерциальные системы— это системы отсчета, где все свободные тела движутся без ускорения. Так как законы Ньютона справедливы тля абсолютного пространства, то и абсолютное пространство само следует считать одной из инерциальных систем.
 
В системах  отсчета,  которые движутся относительно абсолютного пространства с ускорением, законы Ньютона не выполняются. В повседневной жизни мы давно к этому привыкли. Мы хорошо   знаем,   что   во   время  внезапной остановки поезда ощущается толчок. Когда поезд останавливается, его движение относительно абсолютного пространства не является равномерным, поезд перестает быть инерциальной системой, и мы это чувствуем. Внезапный толчок есть не что иное, как ускоренное движение, которое произошло без воздействия реальной силы. Сила трения о пол вагона в данном случае не имеет определяющего значения, она только помогает нам установить равновесие. Как видим, в неинерциальной системе ускоренные движения происходят также при отсутствии силы. В таких системах второй закон Ньютона не применим. В неинерциальных системах не соблюдается и первый закон Ньютона, так как в них свободные тела движутся с ускорениями.
 
Считая законы Ньютона истинными законами природы, мы тем самым ставим инерциальные системы в предпочтительное положение по сравнению с остальными системами. Это значит, что правильной является только картина движения в инерциальных системах отсчета.



ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.