На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Дополнительно
Тут будет больше информации.
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









§ 2. Принцип относительности

Со времен Коперника Хорошо известно, что наша родная планета Земля не стоит неподвижно в центре вселенной, а вращается вокруг своей оси и с большой скоростью (около 30 км/сек) движется вокруг Солнца. Нам хорошо известны также история этого великого открытия и та ожесточенная борьба, которая в свое время вокруг него развернулась.
 
Один из аргументов противников Коперника состоял в том, что мы, жители Земли, никак не ощущаем ее движения, тогда как стоит нам сесть в карету, и мы, даже закрыв глаза, всегда можем безошибочно сказать, стоит карета на месте или движется. Читатель хорошо знает, конечно, цену этому аргументу. Земля движется без малейших толчков и ускорений), настолько плавно, что мы действительно заметить ее движения непосредственно не можем — для этого нужно обратиться к явлениям и телам, не участвующим в движении Земли. Лишь сравнительно недавно путем чрезвычайно тонких и остроумных экспериментов (например, опыта с маятником Фуко) удалось показать вращение Земли и непосредственно.
 
Но маятник Фуко и другие подобные приборы реагируют лишь на вращательное движение Земли; что же касается движения Земли в ц е л о м, то обнаружить его посредством опытов на самой земной поверхности мы не в состоянии.
 
Это обстоятельство с физической точки зрения означает, что поступательное, равномерное и прямолинейное движение Земли в целом не оказывает никакого влияния на физические процессы, происходящие на ней самой. Это утверждение должно относиться не только к Земле, но и к любой физической системе. Физические процессы, происходящие внутри такой системы, не зависят от того, покоится ли эта система как целое, или движется равномерно и прямолинейно.
 
Этот общий закон природы впервые со всей отчетливостью сформулировал Галилей, великий ученый эпохи Возрождения и предшественник Ньютона в механике. Поэтому закон неразличимости покоя и равномерного прямолинейного движения носит ныне название принципа относительности Галилея.

Нам нет нужды останавливаться на многочисленных примерах и иллюстрациях принципа относительности— читатель их, конечно, хорошо знает. Заметим лишь, что этот принцип предъявляет определенные требования к самой формулировке физических законов. Именно, физические законы должны формулироваться таким образом, чтобы в них не входила скорость физической системы в целом, чтобы покой и равномерное прямолинейное движение всей системы были неразличимы. Например, в первом законе Ньютона — законе инерции— речь идет о покое или равномерном прямолинейном движении, которые выступают здесь на равных основаниях. Следовательно, закон инерции сформулирован правильно, в соответствии с требованиями принципа относительности. То же самое относится и ко второму закону Ньютона, который можно сформулировать, например, так: «произведение массы тела на его ускорение равно действующей на тело силе». Так как равномерное и прямолинейное движение системы тел не меняет ни их масс, ни ускорений, ни сил, с которыми эти тела друг на друга действуют, то эта формулировка также не противоречит принципу относительности.
 
С принципом относительности тесно связано то обстоятельство, что говорить о скорости тела можно лишь по отношению к какому-либо другому телу. Когда мы говорим, например,  что  скорость   автомобиля    равна 60 км/час, то имеем в виду, конечно, скорость по отношению к поверхности Земли. Для наблюдателя, находящегося, скажем, на Луне, скорость того же автомобиля будет совершенно иной. Точно так же, если человек идет вдоль поезда со скоростью 3 км/час, то это — скорость относительно поезда. Если же сам поезд движется относительно Земли со скоростью 30 км/час, то скорость того же человека для неподвижного (относительно Земли) наблюдателя будет составлять 33 или 27 км/час, в зависимости от того, идет человек к голове или к хвосту поезда.
 
Говорят поэтому, что скорость — понятие относительное. Естественно, что относительными будут и все те физические понятия и величины, которые зависят от скорости, например количество движения или кинетическая энергия. Нельзя сказать, какой кинетической энергией обладает тело «само по себе», можно говорить лишь о кинетической энергии одного тела по отношению к другому. Наблюдая движение одного и того же тела по отношению к различным «телам отсчета», с различных «точек зрения», мы получим для него различные значения скорости, количества движения, кинетической энергии.
 
Но не все, конечно, физические понятия и величины являются относительными. Например, масса тела есть величина абсолютная — она не зависит от скорости тела. Как бы мы ни измеряли массу — в неподвижном состоянии или «на лету», мы получим одинаковый результат (если, разумеется, соответствующие измерительные приборы работают правильно). Точно так же не зависят от состояния движения тела его длина, ширина и вообще геометрические размеры. Если тело не является абсолютно твердым, его размеры в процессе движения могут меняться, но в один и тот же момент времени они будут одинаковы для всех наблюдателей, как бы быстро друг относительно друга эти наблюдатели ни двигались.
 
Абсолютно также и время. Оно течет одинаково на поверхности Земли, в поезде, самолете, на Луне, Солнце и звездах. Если астрономы обнаружат, что на небе вспыхнули две звезды, и, измерив расстояния до них и учтя скорость света, найдут, что обе вспышки произошли одновременно, то этот факт не имеет никакого отношения к движению Земли. Астрономы на Марсе придут к такому же выводу.
 
Итак, физические понятия и величины делятся на абсолютные и относительные. Измеряя относительные величины, мы всегда должны указывать, по отношению к какому телу они измеряются; для величии абсолютных такого указания не требуется. И мы так привыкли к этому делению, что малейшее отступление от него считаем верхом бессмыслицы. Что бы мы, в самом деле, сказали о человеке, который стал бы утверждать, что скорость абсолютна, а масса относительна? Скорее всего посоветовали бы ему обратиться к врачу...
 
Принцип относительности, подтверждаемый все новыми и новыми фактами, вошел в физику столь прочно, что стал необходимой составной частью научного мировоззрения.




Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.