Вопрос 28. (Основное уравнение динамики относительного движения. Силы инерции)

,

где m — масса тела,   — ускорение тела относительно неинерциальной системы отсчёта, F — сумма всех внешних сил, действующих на тело,   — переносное ускорение тела,   — кориолисово ускорение тела.

Это уравнение может быть записано в привычной форме Второго закона Ньютона, если ввести фиктивные силы инерции:

 — переносная сила инерции

 — сила Кориолиса

Вопрос 29. (Преобразования Галилея . Принцип относительности Галилея)

Преобразования Галилея — в классической механике (механике Ньютона) преобразования координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчета (ИСО) к другой. Термин был предложен Филиппом Франком в 1909 году. 

Преобразования Галилея являются предельным (частным) случаем преобразований Лоренца для скоростей, малых по сравнению со скоростью света в пустоте и в ограниченном объёме пространства. Для скоростей вплоть до порядка скоростей движения планет в Солнечной системе, преобразования Галилея приближенно верны с очень большой точностью.

Из формулы для ускорений следует, что если движущаяся система отсчета движется относительно первой без ускорения, то есть  , то ускорение   тела относительно обеих систем отсчета одинаково.

Поскольку в Ньютоновской динамике из кинематических величин именно ускорение играет роль то, если довольно естественно предположить, что силы зависят лишь от относительного положения и скоростей физических тел (а не их положения относительно абстрактного начала отсчета), окажется, что все уравнения механики запишутся одинаково в любой инерциальной системе отсчета — иначе говоря, законы механики не зависят от того, в какой из инерциальных систем отсчета мы их исследуем, не зависят от выбора в качестве рабочей какой-то конкретной из инерциальных систем отсчета. Также — поэтому — не зависит от такого выбора системы отсчета наблюдаемое движение тел (учитывая, конечно, начальные скорости). Это утверждение известно как принцип относительности Галилея, в отличие от Принципа относительности Эйнштейна

Иным образом этот принцип формулируется (следуя Галилею) так: если в двух замкнутых лабораториях, одна из которых равномерно прямолинейно (и поступательно) движется относительно другой, провести одинаковый механический эксперимент, результат будет одинаковым.

Требование (постулат) принципа относительности вместе с преобразованиями Галилея, представляющимися достаточно интуитивно очевидными, во многом следует форма и структура ньютоновской механики (и исторически также они оказали существенное влияние на ее формулировку). Говоря же несколько более формально, они налагают на структуру механики ограничения, достаточно существенно влияющие на ее возможные формулировки, исторически весьма сильно способствовавшие ее оформлению.

Вопрос 30. (Постулаты специальной теории относительности)

Постулаты Эйнштейна.

1. Принцип относительности: никакие опыты, проведенные внутри данной инерциальной с.о., не дают возможность обнаружить, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно; все з-н природы инвариантной по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. 2. Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных с.о. Первый постулат Эйнштейна, являясь обобщением механического принципа относительности Галилея на любые физические процессы утверждает, таким образом, что физические з-ны инвариантны по отношению к выбору инерциальной с.о. Согласно этому постулату, все инерциальные с.о. совершенно равноправны. Согласно второму постулату Эйнштена, постоянство скорости света- фундаментальное свойство природы, которое констатируется как опытный факт.

Сущность СТО

Следствием постулатов СТО являются преобразования Лоренца, заменяющие собой преобразования Галилея для нерелятивистского, «классического» движения. Эти преобразования связывают между собой координаты и времена одних и тех же событий, наблюдаемых из различных инерциальных систем отсчёта:

x’=x-Vt /

y’=y z’=z

t’=t-(V/c²)x /

где c — скорость света в вакууме, величины со штрихами измерены в системе K', без штрихов — в K.