Юрий Трифонов - Властелин механики. 7 великих законов в понятном изложении

Например, если мы едем на поезде и проезжаем мимо станции, то можно рассматривать и поезд, и станцию в одной системе отсчёта, а можно как разные.

В одной общей системе отсчёта, привязанной к станции, поезд будет ехать, а станция стоять.

В другой, привязанной к поезду, поезд будет стоять, а станция проедет мимо.

Мы можем сидеть на стуле в комнате, а земля в это время крутится. Относительно земли мы сидим, а относительно пространства или, скажем, луны, мы вращаемся.

Именно это обстоятельство и обозначается понятием система отсчёта.

Хорошо, когда речь идёт о таких безобидных ситуациях. Но если говорить про аварии на дорогах, то там уже система отсчёта не кажется такой бесполезной штукой. Ведь в системе автомобиль-водитель, скорости при встречном столкновении с другим автомобилем будут суммироваться, что делает столкновение ещё более опасным. Значит, нужно правильно рассчитать нагрузку, чтобы укрепить автомобиль подходящим образом. Для этого нужно правильно выбрать систему отсчёта и вникнуть в понятие относительности движения.

Следующее новое слово – инерциальная система отсчёта.

Всё тоже очень просто. Это система отсчёта, в которой существует инерция. Инерциальнойназывается система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время – однородным. Или, если перевести это на нормальный язык, то это система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно либо покоятся .

Что такое инерция? Это мы, пожалуй, выделим даже в отдельный пункт. Больно важная понятие в физической теории, которое будет преследовать нас постоянно.

Инерцияесть способность тела сохранять скорость как по направлению, так и по величине, при отсутствии воздействий на тело или компенсации этих действий.

Рис.32. Примерно так инерция работает на практике. Платформа только тронулась и человек падает.

Если поезд разгоняется, мы начинаем падать противонаправлено его движению, когда тормозит – падаем вперед. Вот она инерция. Врезаемся передним колесом велосипеда в бордюр и что-то тянет нас через руль. Опять инерция.

Она появляется в следствие того, что у тела есть некоторая собственная масса. И в случае с поездом, эта масса продолжает своё свободное движение по инерции, тогда как колёса поезда уже тормозятся.

Как мы помним, первый закон Ньютона – это ещё и закон инерции. Количество инерции пропорционально массе. Правда тут стоит отметить некоторый парадокс, обозначенный Эйнштейном. Он установил в своё время, что инерционность одной массы будет зависеть от расстояния до других масс. Чем это расстояние больше, тем меньше будет инерция тела, удаленного от других масс. Значит, инерция зависит не только от массы, но и от взаимного расположения тел, но пока забудем об этом .

Отношение к понятию инерция в физике вообще не однозначное. Большая часть ученых приходят к выводу, что никакой инерции не существует и рассматривать её как силу ни в коем случае нельзя . Допускается воспринимать это понятие только как механизм, упрощающий наше взаимодействие с окружающим миром.

Причиной же инерции (стоит дописать – по последним данным) считается воздействие на тело поля Хиггса, которое ускоряет частицы, придавая им некоторые свойства. Согласно этой гипотезе, существует всепроницающее вакуумное поле Хиггса, и при ускорениях масс поле создает инерцию массы.

Но мы уже слишком далеко отошли от механики. Для нас сейчас принципиально разобраться в самой Ньтоновской закономерности. Поэтому, продолжаем анализировать первый закон.

Следующее, что там было отмечено – это что тела движутся равномерно и прямолинейно.

Здесь, наверное, ничего пояснять и не нужно.

Прямолинейно – это по прямой линии. Равномерно – значит за любые равные промежутки времени проходит одно и то же расстояние, и имеет неизменную скорость.

На них не действуют никакие силы… Для чего это обозначается?

В реальной жизни и в нашем пространстве, мы всегда испытываем действия каких-либо сил.

Если санки катятся с горы, то на них, как минимум, действует сила притяжения Земли и сила трения, возникающая между полозьями и снегом. Представить себе обратную ситуацию в реальной жизни довольно сложно. Тут на этом заостряется внимание специально. Инерция «ломается», если ей мешают другие силы. То есть инерциальное движение пропадет, в случае, когда телу препятствуют внешние воздействия. Опять же, уместен пример с любимым метро. Если поезд резко тормознул, а мы держались за поручень, то инерция не заставит нас упасть, потому что вмешалась вот такая внешняя сила. Она представлена тут рукой, которая держится за поручень и создает противодействие. Мы стабилизируем своё состояние в системе поезд-мы, чтобы исключить своё движение относительно самого поезда.