§ 11. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона
Относительность механического движения
Любое механическое движение является относительным: скорость, пройденный путь и траектория зависят от выбранной системы отсчёта. Один и тот же объект может иметь разные характеристики движения для разных наблюдателей.
Например, человек идёт по вагону со скоростью 1 м/с навстречу движению поезда.
Для пассажиров внутри вагона его скорость равна 1 м/с,
а относительно Земли — 19 м/с, если скорость поезда составляет 20 м/с.
То есть скорость зависит от системы отсчёта.
Относительность траектории и пути
Форма траектории также меняется при смене наблюдателя.
Так, для человека в вертолёте кончик лопасти описывает окружность, а для наблюдателя на земле — винтовую линию.
Поэтому путь, траектория и скорость являются относительными величинами.
Пассажир в поезде проходит путь относительно Земли,
но относительно самого поезда его путь равен нулю.
Историческое значение относительности движения
Осознание относительности движений сыграло ключевую роль в развитии астрономии.
- Птолемей утверждал, что Земля — центр мира (геоцентрическая система).
- Коперник предложил гелиоцентрическую систему, где Земля и другие планеты обращаются вокруг Солнца.
Такое объяснение позволило понять видимое движение Солнца и звёзд: вращается не небо вокруг Земли, а сама Земля вокруг своей оси.
Современные представления о системах отсчёта
Современная наука считает, что не существует единственной «абсолютной» системы отсчёта.
- Для процессов на Земле чаще всего используют систему отсчёта, связанную с Землёй.
- Для движения планет — гелиоцентрическую систему с центром в Солнце.