Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела

§ 26. Принцип относительности Галилея. Инвариантные и относительные величины

В любой ли системе отсчёта свободное тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения?

Что утверждает первый закон Ньютона?

Галилей первым обратил внимание на то, что равномерное прямолинейное движение по отношению к Земле совершенно не сказывается на течении всех механических явлений.

Допустим, вы находитесь в каюте корабля или в вагоне поезда, движущегося плавно, без толчков. Вы можете спокойно играть в бадминтон или пинг-понг, как и на земле. Мяч или волан будет по отношению к стенам и полу перемещаться точно так же, как и по отношению к земле при игре в обычных условиях. Если не посмотреть в окно, то с уверенностью нельзя сказать, что же происходит с поездом: движется он или стоит.

Если в движущемся с постоянной скоростью вагоне изучать падение тел, колебания маятника и другие явления, то результаты будут точно такими же, как и при исследовании этих явлений на Земле.

Лишь при резком торможении поезда нужно прилагать дополнительные усилия, чтобы устоять на ногах. При большой болтанке самолёта или качке парохода на большой волне об игре с мячом не может быть и речи. Все предметы приходится закреплять, чтобы они оставались на своих местах.

Принцип относительности

На основании подобных наблюдений можно сформулировать один из самых фундаментальных законов природы — принцип относительности.

Важно
Все механические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Это утверждение известно как принцип относительности в механике. Его ещё называют принципом относительности Галилея.

Не нужно думать, что выполнение принципа относительности означает полную тождественность движения одного и того же тела относительно различных инерциальных систем отсчёта. Тождественны лишь законы динамики. Законы движения тел определяются не только законами динамики, но и начальными скоростями и начальными координатами тел. А начальные величины для данного тела относительно разных систем отсчёта различны.

Покажите тождественность записи второго закона Ньютона относительно разных инерциальных систем отсчёта (используйте классический закон сложения скоростей).

Окончание >>>