Главная > Физика > Механика (Зубов В.Г.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 73. Принцип относительности механических явлений

Все законы, с которыми мы познакомились, были выведены из опытов, проделанных на Земле в таких условиях, что систему отсчета, связанную Землей, можно было считать инерциальной. Следовательно, строго говоря, эти законы мы имеем право применять только по отношению к движениям тел в этой системе.

Возникает вопрос, будут ли механические явления в других инерциальных системах происходить так же, как на Земле? Будет ли в этих системах второй закон Ньютона действовать в той же форме

Например, самолет летит по горизонтали равномерно и прямолинейно. В самолете падает какой-то предмет. Можно ли движение этого предмета относительно самолета рассчитывать по таким же законам, как и движение относительно Земли? Другой пример: предмет в самолете тянут с помощью пружины. Можно ли движение этого предмета относительно самолета рассчитывать по той же формуле

Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо отдельно рассмотреть, что будет происходить с силами и ускорениями а при переходе из одной инерциальной системы в другую.

Вернемся к § 32. В нем было показано, что во всех системах отсчета, равномерно и прямолинейно движущихся друг относительно друга, будут наблюдаться одинаковые ускорения у одних и тех же тел. Другими словами, при переходе из одной такой системы в другую ускорения не изменяются.

Предмет будет падать с одинаковым ускорением и относительно Земли, и относительно равномерно движущегося самолета. У предмета, который тянут пружиной, наблюдатель, сидящий в самолете, зарегистрирует такое же ускорение а, что и наблюдатель, находящийся на Земле. Следовательно, при переходе из одной инерциальной системы в другую правая часть уравнения второго закона Ньютона будет оставаться неизменной.

В этой главе было показано, что силы упругости зависят только от деформаций, т. е. от того, как относительно друг друга расположены отдельные части предмета (например у пружины); силы тяготения зависят только от расстояния между взаимодействующими предметами; силы трения — от скорости, с которой движутся тела друг относительно друга. Но все эти величины не меняются при переходе из одной системыотсчета в другую.

Если пружину растянуть на величину то это растяжение будет одинаковым и для наблюдателя в самолете, и для наблюдателя на Земле. Если брусок скользит по доске и его скорость относительно доски то для обоих наблюдателей эта скорость будет одинаковой.

Это очень важный результат. Он означает, что в двух инерциальных системах отсчета будут регистрироваться одни и те же силы

Другими словами, при переходе из одной инерциальной системы в другую в левой части уравнения второго закона Ньютона сумма сил также не будет меняться.

Мы показали, что обе части уравнения второго закона Ньютона при таком переходе не изменяются, следовательно, и сам закон в целом в обеих системах отсчета действует в неизменной форме.

Это же можно показать и для всех других законов механики. Поэтому мы можем утверждать, что во всех инерциальных системах все механические явления происходят одинаково; при переходе из одной такой системы в другую форма законов механики остается неизменной. Эти утверждения и составляют содержание принципа относительности механических явлений, который был впервые открыт Галилеем и который часто называют принципом относительности Галилея.

Этот принцип можно сформулировать и по-другому: нельзя с помощью механических опытов обнаружить собственное движение инерциальной системы отсчета. Действительно, если механические явления не зависят от скорости системы отсчета и она не входит в

формулы законов, то и обнаружить скорость системы в каком-нибудь опыте невозможно.

Значение принципа Галилея состоит в том, что он дает нам уверенность во всеобщем и объективном характере найденных нами законов. Этот принцип говорит о независимости механических явлений от наблюдателей: явления происходят по одним и тем же законам во всем мире даже тогда, когда мы их не наблюдаем.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление