поиск по сайту

Принцип относительности и преобразования Г. Галилея



Принцип относительности движения и покоя Г. Галилея и три закона динамики И. Ньютона являются сутью классической механики, которая была создана в XVII столетии. Основное значение классической механики состоит в том, что на ее основе впервые удалось описать законы движения и взаимодействия всех физических тел макро- и мегамира. В частности, было установлено, что движение и взаимодействие космических объектов (планет, их спутников, комет) подчиняются тем же законам, какие описывают движение и взаимодействие тел на поверхности Земли.

Чтобы лучше понять значение и новизну для своего времени открытий Галилея и Ньютона, необходимо кратко охарактеризовать предшествующие физические представления. До XVII в. господствовали представления о движении, которые еще в IV в. до н. э. сформулировал Аристотель. Все механические движения он разбивает на две большие группы: движения небесных тел в надлунном мире и движения тел в подлунном, земном мире. Движение небесных тел — наиболее совершенное движение. Оно представляет собой равномерное вращательное круговое движение. Совершенство кругового движения в том, что у него нет ни начала, ни конца; оно вечно и неизменно. В отличие от небесных движений земные движения несовершенны: они имеют начало и конец. Движения земных тел, в свою очередь, можно разделить на две категории: насильственные и естественные. Естественное движение — это движение тела к своему месту, например тяжелого тела вниз, а легкого — вверх. Тела, состоящие из элементов земли, стремятся вниз, а тела, образованные из воздуха или огня, — вверх. Естественное движение происходит само собой, оно не требует приложения силы. Все остальные движения на Земле — насильственные и требуют применения силы. Из этого следует, что в условиях земного мира покой абсолютен, а движение насильственно.

Концепция Аристотеля была чисто умозрительной, по существу неверной, и поэтому не имела и не могла иметь практического значения. В отличие от нее открытия Галилея и Ньютона основываются на экспериментально подтвержденных данных и имеют огромное практическое значение.

Принцип относительности движения Г. Галилея. Согласно этому принципу все инерциальные системы, т. е. такие, которые движутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, равноправны между собой в отношении описания механических процессов. Истинность этого утверждения Галилей продемонстрировал при помощи следующего мысленного эксперимента. Представим, говорил он, что вы оказываетесь в закрытом трюме корабля и желаете выяснить, стоит ли корабль на месте или движется. Как это сделать, не выглядывая наружу? Возможно, следует провести какой-нибудь эксперимент, который даст разные результаты на стоящем и движущемсякорабле. Например, выпустим из руки камень, чтобы он упал вниз, и затем рассмотрим траекторию его движения. Оказывается, что и на неподвижном, и на равномерно движущемся корабле камень упадет вертикально вниз. То есть траектория движения камня внутри корабля не зависит от того, движется ли корабль прямолинейно и равномерно или стоит на месте.

Из рассуждений Галилея также следует вывод, что нет абсолютной скорости, все скорости относительные. Например, если вы стоите неподвижно, а мимо вас проносится поезд со скоростью 60 км/ч и по вагону этого поезда в обратном направлении идет пассажир со скоростью 5 км/ч, то относительно вас пассажир будет перемещаться со скоростью 55 км/ч. Если же пассажир идет по ходу движения поезда, то по отношению к вам он будет перемещаться со скоростью 65 км/ч. Проведенный нами расчет относительной скорости в физике называется преобразованиями Галилея.


До XX в. считалось, что преобразования Галилея носят универсальный характер, т. е. описывают преобразования скоростей в любых инерциальных системах. Однако оказалось, что это не так. В начале XX в., исследуя явления электромагнетизма, X. Лоренц показал, что объекты, двигающиеся с очень большой скоростью, которая сравнима со скоростью света, подчиняются другим преобразованиям. Несмотря на это преобразования Галилея и сейчас считаются истинными, но только по отношению к объектам, скорость которых значительно меньше скорости света.




Если Вас заинтересовали описанные в статье товары или услуги, Вы можете:
Позвонить:
Поделиться
Еще из раздела естествознание
Биотический круговорот Биоэтика Внешние геосферные оболочки: литосфера, гидросфера и атмосфера Внутреннее строение и история геологического развития Земли




© 2006-2016 ИП Антонович А.С.
+375-29-5017588
+375-29-1438110