Относительность механического движения

С относительностью механического движения мы знакомы с детства. Так, сидя в поезде и на­блюдая за трогающимся с места поездом, стоявшим до этого на параллельном пути, мы часто не можем определить, какой из поездов на самом деле начал двигаться. И здесь сразу следует уточ­нить: двигаться относительно чего? Относительно Земли, конечно. Потому что относительно со­седнего поезда мы начали двигаться независимо от того, какой из поездов начал свое движение относительно Земли.

Относительность механического движения заключается в отно­сительности скоростей перемещения тел: скорости тел относитель­но разных систем отсчета будут различны (скорость человека, пере­мещающегося в поезде, пароходе, самолете, будет отличаться как по величине, так и по направлению, в зависимости от того, в какой сис­теме отсчета эти скорости определяются: в системе отсчета, связанной с движущимся транспортным средством, или с неподвижной Землей).

Различными будут и траектории движения тела в разных систе­мах отсчета. Так, например, вертикально падающие на землю капли дождя, оставят след в виде косых струй на окне вагона мчащегося поезда. Точно также любая точка на вращающемся пропеллере летя­щего самолета или спускающегося на землю вертолета описывает ок­ружность относительно самолета и гораздо более сложную кривую — винтовую линию, относительно Земли, рис. 1.8. Таким образом, при механическом движении относительной является также и траек­тория движения.

Путь, пройденный телом, также зависит от системы отсчета. Воз­вращаясь все к тому же пассажиру, сидящему в поезде, мы пони­маем, что путь, проделанный им относительно поезда за время поездки, равен нулю (если он не передвигался по вагону) или, во всяком случае, намного меньше того пути, который он преодолел вместе с поездом относительно Земли. Таким образом,при механическом движении относитель­ным является также и путь.

Осознание относительности механического движения (т. е. того, что движение тела можно рассматривать в разных системах отсчета) привело к переходу от геоцентрической системы мира Птолемея к гелиоцентрической системе Коперника. Птолемей, следуя наблюдаемому издревле движению Солнца и звезд на небосклоне, в центре Вселенной расположил неподвижную Землю с вращающимися вокруг нее остальными небесными телами. Коперник же считал, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца и одновременно вокруг своих осей.

Таким образом, изменение системы отсчета (Земля — в геоцентрической системе мира и Солн­це — в гелиоцентрической) привело к гораздо более прогрессивной гелиоцентрической системе, позволяющей решить многие научные и прикладные задачи астрономии и изменить взгляды че­ловечества на Вселенную.

1.1.9. Относительная скорость

Если два тела движутся в одной и той же системе отсчета со скоростями i ;, и й2, то скорость первого тела относительно второго и12 равна разности скоростей этих тел:

Так, при движении тел в одном направлении (обгон) модуль относительной скорости равен разности скоростей, а при встречном движении — сумме скоростей.