Відносність механічного руху

Рух у фізиці – це переміщення тіла в просторі, яке має свої специфічні особливості.

Механічний рух можна представити у вигляді зміни положення конкретного матеріального тіла в просторі. Всі зміни повинні відбуватися відносно один одного з плином часу.

Механічний рух – це найбільш поширене фізичне явище, оскільки з ним ми стикається постійно.

Типи механічного руху

Механічний рух буває трьох основних типів:

  • прямолінійний рух;
  • рівномірний рух;
  • криволінійний рух.

Для вирішення завдань у фізиці прийнято використовувати допущення у вигляді подання об’єкта матеріальної точкою. Це має сенс в тих випадках, коли форму, розмір і тіло можна не враховувати в його справжніх параметрах і вибрати об’єкт, що вивчається у вигляді певної точки.

Існує кілька основних умов, коли застосовується в рішенні задачі метод впровадження матеріальної точки:

  • у випадках, якщо розміри тіла надзвичайно малі по відношенню до відстані, яку воно проходить;
  • у випадках, якщо тіло рухається поступально.

Поступальний рух виникає в момент, коли всі точки матеріального тіла рухаються однаково. Також тіло буде рухатися поступальним чином, коли через дві точки цього об’єкта проведуть пряму, і вона повинна зміщуватися паралельно початкового розташування.

При вивчення відносності механічного руху вводять поняття системи відліку. Вона утворюється разом з тілом відліку і системою координат, включаючи годинники для відліку часу руху. Всі елементи складають єдину систему відліку.

Система відліку

Тілом відліку вважається таке тіло, щодо якого визначається положення інших тіл, що знаходяться в русі.

Якщо не поставити додаткові дані в рішення задачі щодо прорахунку механічного руху, то його не можна буде помітити, так як всі рухи тіла вираховуються щодо взаємодії з іншими фізичними тілами.

Вчені для розуміння явища ввели додаткові поняття, в тому числі:

  • прямолінійний рівномірний рух;
  • швидкість переміщення тіла.

З їх допомогою дослідники намагалися з’ясувати, яким чином тіло рухалося в просторі. Зокрема, можна було визначити вид руху тіла щодо спостерігачів, які мали різну швидкість. З’ясувалося, що результат спостереження залежить від співвідношення швидкостей руху тіла і спостерігачів щодо один одного. У всіх розрахунках використовувалися формули класичної механіки.

Існує кілька основних систем відліку, які застосовуються при вирішенні завдань:

  • рухливі;
  • нерухомі;
  • інерційні.

При розгляді руху щодо рухомої системи відліку застосовують класичний закон додавання швидкостей. Швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку буде дорівнює векторній сумі швидкості тіла відносно рухомої системи відліку, а також швидкості рухомої системи відліку відносно нерухомої.

Відносність механічного руху полягає в відносності швидкостей, з якими переміщаються тіла. Швидкості тіл щодо різних систем відліку також будуть відрізнятися. Наприклад, швидкість людини, що знаходиться в поїзді або літаку буде відрізнятися в залежності від того, в якій системі відліку визначають ці швидкості.

Швидкості розрізняються за напрямком і величиною. Визначення конкретного об’єкта дослідження при механічному русі відіграє найважливішу роль при обчисленні параметрів руху матеріальної точки. Швидкості можуть визначатися в системі відліку, яка пов’язана з рухомим транспортом, а може бути у відносній залежності від нерухомої Землі або її обертання на орбіті в космосі.

Таку ситуацію можна змоделювати на простому прикладі. Рухається по залізниці поїзд буде здійснювати механічні рухи щодо іншого поїзда, який рухається на паралельних шляхах або відносно Землі. Рішення завдання залежить безпосередньо від обраної системи відліку. У різних системах відліку будуть різні траєкторії руху. При механічному русі траєкторія також є відносною. Від обраної системи відліку залежить шлях, який був пройдений тілом. При механічному русі шлях є відносним.

Розвиток відносності механічного руху

Також відповідно до закону інерції, стали формувати інерціальні системи відліку.

Процес усвідомлення відносності механічного руху зайняв чималий історичний проміжок часу. Якщо спочатку довгий час вважалася прийнятною модель геоцентричної системи світу (Земля – ​​центр Всесвіту), то рух тіл в різних системах відліку стали розглядати за часів відомого вченого Миколи Коперника, який сформував геліоцентричну модель світу. Відповідно до неї, планети Сонячної системи здійснюють обертання навколо Сонця, а також здійснюють обертання навколо власної осі.

Змінилася структура системи відліку, що призвело пізніше до побудови прогресивної геліоцентричної системи. Ця модель сьогодні дозволяє вирішувати різні наукові цілі і завдання, в тому числі в сфері прикладної астрономії, коли прораховується траєкторії руху зірок, планет, галактик, виходячи з методу відносності.

На початку 20 століття була сформульована теорія відносності, яка також базується на основних принципах механічного руху і взаємодії тіл.

Всі формули, які застосовуються для вираховування механічних рухів тіл і визначення їх швидкості, мають сенс на швидкостях менше швидкості світла у вакуумі.

ПОДІЛИТИСЯ: