Относительность движения

Для того чтобы определить положение тела в пространстве, нужно выбрать тело отсчета. Поскольку тел отсчета существует бесконечное множество, то существует и бесконечное множество и систем отсчета, связанных с этими телами. Системой отсчета мы называем совокупность координат и часов, связанных с телом отсчета. Если какой-либо предмет или материальная точка движется, то в различных системах отсчета это движение будет происходить по-разному. Будут различным образом меняться координаты материальной точки или предмета, будет по разному меняться и скорость движения материальной точки или предмета. Говорят, что координаты и скорость относительны. В целом, движение относительно.

Обратимся к опыту. На тележке установлена коробочка. Тележка - это первая система отсчета. Второй системой отсчета является поверхность стола. Сейчас коробочка неподвижна как в первой системе отсчета, так и во второй системе отсчета, скорость коробочки равна нулю. Будем двигать тележку, вместе с ней движется и коробочка. Мы видим при этом, что положение коробочки в первой системе отсчета остается прежним, координаты коробочки в первой системе отсчета не меняются.

В то же время во второй системе отсчета происходит изменение положения тележки, изменение координат тележки относительно начала координат этой системы. По-различному меняется и скорость тележки в этих двух системах отсчета. В то время как в первой системе отсчета тележка остается в покое, скорость ее как была 0, так и остается равной нулю относительно тележки, скорость коробочки и тележки относительно стола во второй системе отсчета теперь уже отличны от нуля.

Во втором опыте желтая шайба лежит на поверхности диска. Диск - это первая система отсчета. Второй системой отсчета вновь является демонстрационный стол, на котором стоит штатив. Сейчас шайба покоится относительно диска и относительно стола, она покоится в обеих системах отсчета. Если привести диск во вращение, то шайба остается неподвижной относительно диска, ее скорость в первой системе отсчета сейчас равна нулю. Но мы ясно видим, как меняется скорость шайбы (по направлению, по крайней мере) во второй системе отсчета.

Посмотрите третий опыт. Автомобильчик стоит на плексигласовой пластине - это первая система отсчета. Пластина лежит на столе, стол - вторая система отсчета. Сейчас автомобильчик покоится как в первой, так и во второй системе отсчета. Если я начну перемещать плексигласовую пластину по столу, то в этом случае вы видите, что автомобильчик остается в покое в первой системе отсчета, но перемещается относительно второй.

Поступим иначе. Включим моторчик. Мы видим, что когда автомобильчик движется, то он движется как в первой системе отсчета, так и во второй системе отсчета. Вновь включаю моторчик. Меняются координаты автомобильчика как в первой, так и во второй системе отсчета, и скорость автомобильчика относительно обеих систем отсчета сейчас одинакова.

Наконец, в третьей части опыта мы включим моторчик автомобильчика, он будет двигаться вправо, и одновременно с этим будем перемещать по демонстрационному столу плексигласовую пластину в обратном направлении, влево, стараясь, чтобы относительно второй системы отсчета, относительно начала координат (вот здесь находится начало координат второй системы отсчета) автомобильчик оставался в покое. Попробуем это проделать. Вы видите, что автомобильчик оставался практически неподвижным относительно начала координат второй системы отсчета, он оставался в покое во второй системе отсчета и в то же время двигался в первой системе отсчета. Повторим еще раз последний эксперимент.