-
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея, преобразования Галилея. Закон сложения скоростей.
Ине́рция (от лат. inertia — бездеятельность, косность) — явление сохранения скорости тела в случае, если внешние воздействия на него отсутствуют или взаимно скомпенсированы.
Закон
инерции (Первый закон Ньютона) : Всякое
тело продолжает удерживаться в состоянии
покоя или равномерного и прямолинейного
движения, пока и поскольку оно не
понуждается приложенными силами изменить
это состояние.
Преобразова́ния
Галиле́я — в классической механике
(механике Ньютона) преобразования
координат и времени при переходе от
одной инерциальной системы отсчета
(ИСО) к другой[1]. Термин был предложен
Филиппом Франком в 1909 году. Преобразования
Галилея подразумевают одинаковость
времени во всех системах отсчета
(«абсолютное время») и выполнение
принципа относительности (принцип
относительности Галилея (см. ниже)). Если
ИСО S движется относительно ИСО S' с
постоянной скоростью вдоль оси , а
начала координат совпадают в начальный
момент времени в обеих системах, то
преобразования Галилея имеют вид:
или, используя векторные обозначения,
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 (см.второй закон Ньютона), 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.
В
классической механике абсолютная
скорость точки равна векторной сумме
её относительной и переносной скоростей:
Простым языком: Скорость движения тела относительно неподвижной системы отсчёта равна векторной сумме скорости этого тела относительно подвижной системы отсчета и скорости самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной системы.