Еще немного об относительности движения

Для того чтобы определить положение тела в пространстве и описать его движение, нужна система отсчета. Система отсчета - это совокупность тела отсчета, с которым связывается начало системы координат, и часов.

Поскольку тел отсчета существует очень много, существует множество различных систем отсчета. Одно и то же движение тела или материальной точки в различных системах отсчета будет происходить по-разному. Различны будут координаты тела в данный момент времени, его скорость, его траектория. Говорят, что движение относительно. Убедимся в этом на опытах.

На демонстрационном столе стоит штатив с цифрой "1". С демонстрационным столом связана система отсчета XYZ. На столе сейчас покоится тележка, на тележке установлена коробочка. На тележке установлен штатив с цифрой "2". Это вторая система отсчета, которая будет двигаться вместе с тележкой. Значит, у нас есть неподвижная система отсчета "1" (XYZ) и подвижная система отсчета, сейчас она покоится, X'Y'Z'. Сейчас координата коробочки во второй системе отсчета Y' не равна координате коробочки в первой системе отсчета Y. Скорость коробочки сейчас в обеих системах отсчета равна нулю. Коробочка покоится в обеих системах отсчета. Будем перемещать тележку.

Вы видите, что при перемещении тележки координата коробочки во второй системе отсчета остается прежней. В то же самое время координата коробочки в первой системе отсчета меняется. То же самое происходит при обратном движении тележки. Скорость коробочки сейчас 0, и остается равной нулю в процессе движения тележки, поскольку коробочка покоится на тележке. В то же самое время скорость коробочки при движении тележки, скорость коробочки в первой системе отсчета, относительно демонстрационного стола, относительно штатива с цифрой "1", отлична от нуля. Коробочка покоится все время в одной системе отсчета и движется в другой системе отсчета. Координаты коробочки остаются неизменными все время во второй системе отсчета, и координата Y меняется при движении тележки в первой системе отсчета.

Посмотрим второй опыт. Вновь с демонстрационным столом связана неподвижная система отсчета "1". Подвижная система отсчета связана с диском, который может вращаться вокруг вертикальной оси. Это вторая система отсчета. На диске лежит желтая шайба. Сейчас эта желтая шайба неподвижна в обеих системах отсчета, в первой и во второй. Приведем диск во вращение. Мы видим, что положение шайбы относительно диска не меняется. В то же время положение шайбы в системе отсчета "1", относительно демонстрационного стола, все время изменяется. Скорость шайбы относительно диска остается равной все время нулю в процессе вращения диска. В то же время скорость шайбы относительно демонстрационного стола в первой системе отсчета меняется и по величине, и по направлению.

Наконец, посмотрим третий опыт. В третьем опыте вновь две системы отсчета: первая система отсчета - это демонстрационный стол, это первая система отсчета, штатив "1", вторая система отсчета - это плексигласовый лист, который лежит на столе, вторая система отсчета. На плексигласовом листе установлен маленький автомобильчик. Сейчас автомобильчик покоится и в первой, и во второй системах отсчета. Если перемещать плексигласовый лист вдоль стола, то при этом положение автомобильчика во второй системе отсчета не меняется, и скорость автомобильчика во второй системе отсчета, относительно плексигласового листа, будет равна нулю. В то же время мы видим, что координаты автомобильчика в первой системе отсчета, его скорость в первой системе отсчета будут переменными. Координата меняется, и скорость отлична от нуля.

Во второй части опыта мы включаем электромоторчик, который приводит в движение автомобильчик. Мы видим, что при этом скорость автомобильчика относительно обеих систем отсчета одинакова, поскольку обе системы отсчета, первая и вторая, сейчас покоятся друг относительно друга.