Існують такі системи відліку, відносно яких усі тіла, що не взаємодіють з іншими тілами, перебувають у стані спокою або рухаються рівномірно і прямолінійно.

За першим законом Ньютона, в інерціальних системах відліку тіло рухається прямолінійно й рівномірно, якщо на нього не діють інші тіла або дія інших тіл скомпенсована.

Разом із тим, існують такі системи відліку, де закон інерції не виконується. Якщо зміна швидкості тіла викликана не дією на нього інших тіл даної системи, а, наприклад, її прискореним рухом, то в такій системі закон інерції не виконується.

Будь-яка система відліку, що рухається відносно інерціальної прискорено або обертається, називається неінерціальною.

Прикладом неінерціальних систем, які рухаються з прискоренням відносно інерціальної системи Земля, є системи відліку, пов’язані з потягом, автобусом або автомобілем, що рушають чи гальмують. Предмети та пасажири в них змінюють свою швидкість без видимої взаємодії з іншими тілами (Землею, потягом чи автомобілем). Під час різкого гальмування швидкість пасажира відносно Землі зберігається сталою. Відносно системи відліку, пов’язаної з салоном автобуса, пасажири рухаються прискорено, що може викликати їх падіння (мал. 2.8).

Від вибору системи відліку залежить простота спостережень та опису механічних рухів. Для спостерігача, який обрав інерціальну систему відліку, пов’язану із Землею, дерева та будинки зберігають стан спокою, а велосипедист рухається прямолінійно й рівномірно. Велосипедисту здаватиметься, що прямолінійно рівномірно рухаються дерева, будинки та перший спостерігач (його система відліку теж інерціальна, бо рухається відносно інерціальної прямолінійно й рівномірно). Для хлопчика на каруселі, який розглядає оточуючий рух у неінерціальній системі відліку, що обертається, дерева, будинки та перший спостерігач рухатимуться по колу, а велосипедист здійснюватиме складний криволінійний нерівномірний рух.

Отже, закони механіки мають найпростіший вигляд в інерціальних системах відліку, тому їх часто використовують для опису рухів тіл на поверхні Землі.

Принцип відносності Галілея. Чи піднімалися або опускалися ви в сучасному швидкісному ліфті торговельного центру? Якщо так, то, мабуть, наставав такий момент, коли після прискорення ліфт починав рухатися рівномірно і вам здавалося, що ви стоїте на місці. Перебуваючи в кабіні ліфта, що рухається рівномірно, не можна з впевненістю вказати: рухається він чи стоїть. Подібний експеримент, щоправда, під палубою корабля, пропонував провести Г. Галілей у книзі «Діалог про дві найважливіші системи світу – Птолемеєву та Коперникову» (1632).

«Зберіться з приятелем під палубою корабля. Візьміть із собою літаючих комах, посудину з водою, в якій плавають рибки. Підвісьте вгорі відерце, з якого крапля за краплею витікає вода в іншу посудину з вузькою шийкою, що стоїть внизу. Доки корабель стоїть нерухомо, спостерігайте уважно за рухом комах та рибок. Зверніть увагу, що всі падаючі краплі попадають у підставлену посудину… Стрибаючи двома ногами, ви зробите стрибок на одну й ту саму відстань, незалежно від його напряму. Спостерігайте добре за всім цим, хоча у нас не викликає сумніву у тому, що поки корабель залишається нерухомим, все має відбуватися саме так. Приведіть тепер корабель у рух з якою завгодно швидкістю. Якщо рух буде рівномірним і без гойдання в той чи інший бік, то у всіх вказаних явищах ви не виявите жодної зміни і ні за жодним із них не зможете встановити, рухається корабель чи стоїть на місці».

Дослідникам пропонувалося спостерігати за поведінкою комах, рибок в акваріумі, краплин води, що скапують в посудину, під палубою корабля, який рухатиметься з постійною швидкістю без розгойдування. Вчений наголошує, що всередині цієї системи відліку не можна буде відрізнити стан рівномірного руху від стану спокою.

Саме Галілей уперше висловив думку про еквівалентність інерціальних систем відліку та механічних явищ, що протікають у них, сформулювавши принцип відносності:

Дата добавления: 2015-08-18