Інерціальні системи відліку

Повсякденний досвід говорить про те, що вільні тіла покояться – як згаданий олівець на столі. Тому довгий час вважалося, що для підтримки якого б то не було руху необхідно здійснювати нескомпенсованого зовнішній вплив з боку інших тіл.

Але це виявилося невірним. Як встановив Галілей, вільне тіло може не тільки перебувати в спокої, а й рухатися рівномірно і прямолінійно! Саме стан рівномірного прямолінійного руху є “природним” для вільного тіла; спокій ж – окремий випадок такого руху зі швидкістю, рівної нулю.

Слід врахувати, проте, що рух щодо: воно розглядається не саме по собі, а в певній системі відліку. У різних же системах відліку рух даного тіла буде виглядати по-різному.

Так, будинок з погляду нерухомо стоїть спостерігача буде перебувати в спокої: сила тяжіння будинку до Землі компенсується силою пружності грунту. Якщо спостерігач рухається відносно землі рівномірно і прямолінійно, то і будинок відносно спостерігача буде здійснювати рівномірний прямолінійний рух в повній відповідності з висновками Галілея – адже будинок є вільним тілом!

Але якщо у спостерігача заплітаються ноги і він бреде, хитаючись, то йому буде здаватися, що будинок розгойдується в різні боки. У цій системі відліку будинок, будучи вільним тілом, робить аж ніяк не рівномірний і прямолінійний рух.

Таким чином, твердження Галілея вірне не у всій спільності: не у всякій системі відліку вільне тіло рухається рівномірно і прямолінійно. Але все ж такі системи відліку існують (існують “хороші” спостерігачі!), І в цьому полягає перший закон Ньютона.

Перший закон Ньютона. Існують такі системи відліку, щодо яких вільне тіло рухається рівномірно і прямолінійно.

Властивість вільного тіла зберігати швидкість незмінною називається інерцією. Тому перший закон Ньютона називають ще законом інерції. Рівномірний прямолінійний рух вільного тіла називається рухом по інерції.

Система відліку, щодо якої вільне тіло рухається рівномірно і прямолінійно, називається інерціальній. Перший закон Ньютона – це постулат6 про існування інерційних систем відліку. У інерціальних системах відліку механічні явища описуються найбільш просто.

Насправді інерційних систем відліку існує нескінченно багато: всяка система відліку, яка рухається відносно інерціальної системи рівномірно і прямолінійно, сама є інерціальній.

Система відліку, яка рухається відносно інерціальної системи відліку з прискоренням, є неінерціальної. У такій “поганий” системі відліку вільне тіло буде рухатися з прискоренням, що ускладнить опис його руху.

З досить високою точністю можна вважати інерціальної геліоцентричну систему (систему Коперника). Це система відліку, початок якої поміщено в центрі Сонця, а координатні осі спрямовані на три будь-які віддалені зірки, які можна прийняти за нерухомі.

Інерціальній часто можна вважати систему відліку, пов’язану з земною поверхнею. Це, однак, більш грубе наближення – адже ми тим самим відволікаємося від обертання Землі навколо власної осі і навколо Сонця. Так, зірка, нерухома в системі Коперника, в земній системі буде здійснювати складний рух у вигляді накладення двох обертань (добового та річного). Однак у більшості явищ, що відбуваються на поверхні Землі, неінерці-реальності земної системи відліку практично ніяк не позначається, і нею можна знехтувати.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Інерціальні системи відліку