Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Уроки физики. 4. Фундамент, заложенный Галилеем.

      Вклад Галилея в науку обычно связывают с его открытиями в астрономии, сделанными с помощью изготовленного им первым в истории человечества телескопом. В том числе, четырех спутников Юпитера и колец Сатурна. Но это - яркие частности. А гораздо более мощный фундамент он заложил не только в механику, но и в физику в целом. Вот об этом и поговорим...

      Движение тела – суть изменение его положения со временем. Положение же в нашем 3-мерном пространстве естественно определять 3-мя числами - координатами тела. Совокупность которых - вектор положения тела r. Неважно в какой системе координат - декартовой, цилиндрической, сферической или еще более вычурной.
      А темп изменения координат тела со временем принято называть скоростью. Скорость тоже вектор. Ее компоненты есть первые производные координат по времени типа vх = dx/dt.
      Галилей был экспериментатором. Очень вдумчивым. Делая свои опыты и обдумывая их результаты, он пришел к выводу о том, что тело, на которое не действуют никакие силы, либо продолжает покоиться, если до этого покоилось, либо двигается по прямой с постоянной скоростью. Сие умозаключение называют принципом инерции Галилея.

      Ничего эта формулировка не напоминает? А ведь первый закон Ньютона есть чистая копипаста этого принципа.

      Из принципа инерции следует вывод, что в разных системах отсчета, различающих друг от друга только тем, что они движутся друг относительно друга прямолинейно и с постоянной по направлению и величине скоростью, само движение тел подчиняется одним и тем же закономерностям. Другими словами - ставя опыты вы никогда не определите, в какой из таких систем отсчета вы находитесь. Вопрос выбора конкретной системы отсчета из множества подобных систем есть лишь вопрос удобства. Пример двух таких систем отсчета (k и k`, вторая движется относительно первой со скоростью V вдоль оси х) приведен на рисунке:

      Бесконечное множество таких систем называют инерциальными системами отсчета.
А формулы преобразования координат от одной такой системы к координатам другой будут выглядеть так:

r = r` + Vt,    t = t`,       (1)

где V = const есть скорость одной системы отсчета относительно другой, а время в обеих системах отсчета течет одинаковым темпом.

Преобразования координат и времени (1) при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой называют Галилеевыми. А факт одинаковости уравнений движения в разных инерциальных системах отсчета называют инвариантностью этих уравнений относительно преобразований Галилея.

   Приведенные выше преобразования координат от одной инерциальной системы к другой справедливы лишь при скоростях, существенно меньших скорости света. А при скоростях, сравнимых со скоростью света, они заменяются на преобразования Лоренца. Но сам принцип инерции справедлив при любых скоростях движения тел и систем отсчета. Заметим также, что принцип инерции Галилея часто называют принципом относительности.

     
Во введении в оборот в физике принципа относительности и состоит главная заслуга Галилея.

P.S. Строго говоря, абсолютно идеальных инерциальных систем не существует. Так, лежащий на столе предмет вроде бы покоится, Но он участвует в круговом движении Земли вокруг своей оси, почти круговом движении вокруг Солнца, не совсем круговом движении вокруг центра Галактики, совсем не круговом движении Галактики в местной группе галактик и так далее. Но поскольку абсолютная точность вычислений нам не всегда нужна, то малыми погрешностями мы можем в первом приближении пренебречь. А при необходимости их учесть будем переходить в нужную нам неинерциальную систему отсчета и соответственно преобразовывать уравнения движения тел.

Tags: Уроки физики
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Маленькие рассказы о космосе (18).

    За 10 лет в ЖЖ написал немало постов по космической тематике. Расфасовав их метками по разным подтемам. Но будучи сделанными в разное время по…

  • Уроки физики...

    На 77-м году жизни оказался вновь востребованным. В качестве профессора на 0,5 ставки на той кафедре, которую сам же и создавал в 1988-м в ВолГУ.…

promo moralg march 5, 2018 03:01 44
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments