Relativ bevegelsesfysikk. KS. Relativitet av bevegelse. Relativitet for bane, bane og hastighet

Hvis i rolig vær en passasjer som våkner i kabinen på en seilyacht ser ut av vinduet, vil han ikke umiddelbart skjønne om skipet seiler eller ligger i en drift. Bak det tykke glasset er havets monotone vidde, over - himmelens blå med ubevegelige skyer. Men uansett vil yachten være i bevegelse. Og mer enn det – i flere bevegelser på en gang i forhold til ulike referansesystemer. Selv uten å ta hensyn til den kosmiske skalaen, er denne personen, som er i ro i forhold til yachtens skrog, i en bevegelsestilstand i forhold til vannmassen som omgir ham. Dette kan sees fra kjølvannet. Men selv om yachten driver med senket seil, beveger den seg med vannstrømmen som danner havstrømmen.

Dermed er ethvert legeme som er i ro i forhold til en kropp (referanseramme) samtidig i en bevegelsestilstand i forhold til en annen kropp (en annen referanseramme).

Galileos relativitetsprinsipp

Allerede middelalderforskere tenkte på relativiteten til bevegelse, og i renessansen ble disse ideene videreutviklet. "Hvorfor kan vi ikke føle jordens rotasjon?" spurte tenkere. Galileo Galilei ga en klar formulering basert på fysiske lover til relativitetsprinsippet. "For gjenstander fanget av en ensartet bevegelse," konkluderte vitenskapsmannen, "eksisterer dette siste så å si ikke og manifesterer sin effekt bare på ting som ikke deltar i det." Riktignok er denne uttalelsen bare gyldig innenfor rammen av lovene i klassisk mekanikk.

Relativitet for bane, bane og hastighet

Den tilbakelagte avstanden, banen og hastigheten til kroppen eller punktet vil også være relativ avhengig av den valgte referanseramme. Ta eksemplet med en mann som går gjennom vognene. Hans vei i en viss tidsperiode i forhold til komposisjonen vil være lik avstanden hans egne føtter har tilbakelagt. Banen vil bestå av tilbakelagt distanse og den direkte tilbakelagte avstanden av personen, dessuten uavhengig av hvilken retning han gikk. Det samme med fart. Men her vil hastigheten på en persons bevegelse i forhold til bakken være høyere enn bevegelseshastigheten - hvis en person går langs togets bevegelse, og lavere - hvis han går i motsatt retning.

Det er praktisk å spore relativiteten til punktbanen ved å bruke eksemplet med en mutter festet til kanten på et sykkelhjul og holder eiken. I forhold til felgen vil den være ubevegelig. I forhold til sykkelkroppen vil dette være sirkelbanen. Og i forhold til jorden vil banen til dette punktet være en kontinuerlig kjede av halvsirkler.

Jeg foreslår et spill: velg en gjenstand i rommet og beskriv plasseringen. Gjør dette slik at gjetter ikke kan gjøre en feil. Ute? Og hva vil komme ut av beskrivelsen hvis andre kropper ikke brukes? Uttrykkene vil forbli: "til venstre for ...", "over ..." og lignende. Kroppsposisjon kan bare stilles inn i forhold til en annen kropp.

Plassering av skatten: "Stå ved det østlige hjørnet av landsbyens siste hus, vendt mot nord, og etter å ha gått 120 trinn, snu mot øst og gå 200 trinn. På dette stedet graver du et hull på 10 alen og du vil finn 100 barer med gull." Det er umulig å finne skatten, ellers ville den vært gravd opp for lenge siden. Hvorfor? Kroppen som beskrivelsen er laget i forhold til er ikke definert, det er ikke kjent i hvilken landsby det huset ligger. Det er nødvendig å nøyaktig bestemme kroppen, som vil bli tatt som grunnlag for vår fremtidige beskrivelse. En slik kropp kalles i fysikk referanseorgan. Det kan velges vilkårlig. Prøv for eksempel å velge to forskjellige referanseorganer og beskriv i forhold til dem hvor datamaskinen er i rommet. Det vil være to forskjellige beskrivelser.

Koordinatsystem

La oss se på bildet. Hvor er treet, i forhold til syklist I, syklist II og oss som ser på monitoren?

I forhold til referansekroppen - syklist I - treet er til høyre, i forhold til referansekroppen - syklist II - treet er til venstre, i forhold til oss er det foran. En og samme kropp - et tre, konstant på samme sted, samtidig "til venstre", og "til høyre" og "foran". Problemet er ikke bare at ulike referanseinstanser velges. Vurder plasseringen i forhold til syklist I.

På dette bildet, treet til høyre fra syklist I

På dette bildet, treet venstre fra syklist I

Treet og syklisten endret ikke plassering i rommet, men treet kan være "venstre" og "høyre" samtidig. For å bli kvitt tvetydigheten i beskrivelsen av selve retningen, vil vi velge en bestemt retning som positiv, det motsatte av den valgte vil være negativ. Den valgte retningen er indikert med en akse med en pil, pilen indikerer den positive retningen. I vårt eksempel velger og utpeker vi to retninger. Fra venstre til høyre (aksen som syklisten beveger seg på), og fra oss inne i monitoren til treet, er dette den andre positive retningen. Hvis vi betegner den første retningen vi har valgt som X, den andre som Y, får vi en todimensjonal koordinatsystem.

I forhold til oss beveger syklisten seg i negativ retning på x-aksen, treet er i positiv retning på y-aksen

I forhold til oss beveger syklisten seg i positiv retning på x-aksen, treet er i positiv retning på y-aksen

Bestem nå hvilken gjenstand i rommet som er 2 meter i positiv X-retning (til høyre for deg), og 3 meter i negativ Y-retning (bak deg). (2;-3) - koordinater denne kroppen. Det første sifferet "2" indikerer plasseringen langs X-aksen, det andre sifferet "-3" indikerer plasseringen langs Y-aksen. Det er negativt, fordi Y-aksen ikke er på siden av treet, men på motsatt side side. Etter at referanselegemet og retningen er valgt, vil plasseringen av ethvert objekt bli beskrevet entydig. Hvis du snur ryggen til skjermen, vil det være et annet objekt til høyre og bak deg, men det vil også ha forskjellige koordinater (-2; 3). Dermed bestemmer koordinatene nøyaktig og entydig plasseringen av objektet.

Rommet vi lever i er et rom med tre dimensjoner, som de sier, et tredimensjonalt rom. I tillegg til at kroppen kan være "høyre" ("venstre"), "foran" ("bak"), kan den til og med være "over" eller "under" deg. Dette er den tredje retningen - det er vanlig å betegne den som Z-aksen.

Er det mulig å velge forskjellige akseretninger? Kan. Men du kan ikke endre retning under løsningen av for eksempel ett problem. Er det mulig å velge andre aksenavn? Det er mulig, men du risikerer at andre ikke forstår deg, det er bedre å ikke gjøre det. Er det mulig å bytte x-aksen med y-aksen? Det er mulig, men ikke bli forvirret i koordinatene: (x;y).

Med en rettlinjet bevegelse av en kropp er én koordinatakse tilstrekkelig til å bestemme posisjonen.

For å beskrive bevegelse på et plan brukes et rektangulært koordinatsystem, bestående av to innbyrdes perpendikulære akser (kartesisk koordinatsystem).

Ved hjelp av et tredimensjonalt koordinatsystem kan du bestemme kroppens posisjon i rommet.

Referansesystem

Hver kropp til enhver tid inntar en bestemt posisjon i rommet i forhold til andre kropper. Vi vet allerede hvordan vi skal bestemme posisjonen. Hvis kroppens stilling ikke endres over tid, er den i ro. Hvis kroppens posisjon endres over tid, betyr dette at kroppen beveger seg. Alt i verden skjer et sted og en gang: i rommet (hvor?) og i tiden (når?). Hvis vi legger til referanselegemet, koordinatsystemet som bestemmer kroppens posisjon, en metode for å måle tid - timer, får vi referansesystem. Med hvilken du kan evaluere bevegelsen eller resten av kroppen.

Relativitet av bevegelse

Astronauten dro ut i verdensrommet. Er den i ro eller i bevegelse? Hvis vi vurderer det i forhold til vennen til astronauten, som er i nærheten, vil han hvile. Og i forhold til en observatør på jorden, beveger astronauten seg med stor hastighet. Samme med togreiser. I forhold til menneskene på toget sitter man stille og leser en bok. Men i forhold til menneskene som ble hjemme, beveger du deg i hastigheten til et tog.

Eksempler på valg av referansekropp, i forhold til hvilken i figur a) toget beveger seg (i forhold til trær), i figur b) toget står i ro i forhold til gutten.

Sitter i bilen og venter på avgang. I vinduet observerer vi toget på et parallellspor. Når den begynner å bevege seg, er det vanskelig å fastslå hvem som beveger seg – bilen vår eller toget utenfor vinduet. For å avgjøre er det nødvendig å vurdere om vi beveger oss i forhold til andre stasjonære objekter utenfor vinduet. Vi vurderer tilstanden til bilen vår i forhold til ulike referansesystemer.

Endring av forskyvning og hastighet i ulike referansesystemer

Forskyvning og hastighetsendring når du beveger deg fra en referanseramme til en annen.

Hastigheten til en person i forhold til bakken (fast referanseramme) er forskjellig i det første og andre tilfellet.

Regel for hastighetstillegg: Hastigheten til et legeme i forhold til en fast referanseramme er vektorsummen av hastigheten til et legeme i forhold til en bevegelig referanseramme og hastigheten til en bevegelig referanseramme i forhold til en fast.

Ligner på forskyvningsvektoren. Regel for bevegelsestillegg: Bevegelsen av et legeme i forhold til en fast referanseramme er vektorsummen av bevegelsen til et legeme i forhold til en bevegelig referanseramme og bevegelsen til en bevegelig referanseramme i forhold til en fast.

La en person gå langs bilen i retning (eller mot) togets bevegelse. Mennesket er en kropp. Jorden er en fast referanseramme. Bilen er en bevegelig referanseramme.

Endring av bane i ulike referanserammer

Banen til en kropp er relativ. Tenk for eksempel på propellen til et helikopter som synker ned til jorden. Et punkt på propellen beskriver en sirkel i referanserammen knyttet til helikopteret. Banen til dette punktet i referanserammen knyttet til jorden er en helix.

translasjonsbevegelse

Bevegelsen til en kropp er en endring i dens posisjon i rommet i forhold til andre kropper over tid. Hver kropp har en viss størrelse, noen ganger er forskjellige punkter på kroppen på forskjellige steder i rommet. Hvordan bestemme plasseringen av alle punkter på kroppen?

MEN! Noen ganger er det ikke nødvendig å spesifisere posisjonen til hvert punkt på kroppen. La oss vurdere slike tilfeller. Dette trenger for eksempel ikke å gjøres når alle punkter på kroppen beveger seg på samme måte.

Alle strømmene i kofferten og maskinen beveger seg på samme måte.

Bevegelsen til en kropp der alle punktene beveger seg på samme måte kalles progressive

Materialpunkt

Det er ikke nødvendig å beskrive bevegelsen til hvert punkt på kroppen selv når dimensjonene er svært små sammenlignet med avstanden den reiser. For eksempel et skip som krysser havet. Astronomer, når de beskriver bevegelsen til planeter og himmellegemer i forhold til hverandre, tar ikke hensyn til deres størrelse og deres egen bevegelse. Til tross for at for eksempel jorden er enorm, i forhold til avstanden fra solen, er den ubetydelig.

Det er ikke nødvendig å vurdere bevegelsen til hvert punkt på kroppen når de ikke påvirker bevegelsen til hele kroppen. En slik kropp kan representeres av et punkt. Alt stoffet i kroppen er så å si konsentrert til et punkt. Vi får en kroppsmodell, uten dimensjoner, men den har en masse. Det er det det er materiell poeng.

En og samme kropp med noen av dens bevegelser kan betraktes som et materiell punkt, med andre ikke. For eksempel, når en gutt går fra hjemmet til skolen og samtidig reiser en avstand på 1 km, kan han i denne bevegelsen betraktes som et materiell punkt. Men når den samme gutten gjør øvelser, kan han ikke lenger betraktes som et poeng.

Vurder å flytte idrettsutøvere

I dette tilfellet kan utøveren modelleres av et materialpunkt

Når det gjelder en idrettsutøver som hopper i vannet (figur til høyre), er det umulig å modellere det til poenget, siden bevegelsen til hele kroppen avhenger av hvilken som helst posisjon av armer og ben

Det viktigste å huske

1) Legemets posisjon i rommet bestemmes i forhold til referanselegemet;
2) Det er nødvendig å sette aksene (deres retninger), dvs. et koordinatsystem som definerer koordinatene til kroppen;
3) Kroppens bevegelse bestemmes i forhold til referansesystemet;
4) I ulike referansesystemer kan hastigheten til en kropp være forskjellig;
5) Hva er et materiell poeng

En mer komplisert situasjon med å legge til hastigheter. La en person ta en båt over en elv. Båten er den undersøkte kroppen. Den faste referanserammen er jorden. Den bevegelige referanserammen er en elv.

Farten til båten i forhold til bakken er vektorsummen

Hva er forskyvningen av ethvert punkt på kanten av skiven med radius R når den roteres med 600 i forhold til stativet? kl 1800? Løs i referansesystemer tilknyttet stativ og disk.

I referanserammen knyttet til stativet er forskyvningene lik R og 2R. I referanserammen knyttet til disken er forskyvningen null hele tiden.

Hvorfor etterlater regndråper i rolig vær skrå rette striper på vinduene til et jevnt gående tog?

I referanserammen som er knyttet til jorden, er dråpens bane en vertikal linje. I referanserammen knyttet til toget, er bevegelsen av dråpen på glasset et resultat av tillegg av to rettlinjede og ensartede bevegelser: toget og det jevne fallet av dråpen i luften. Derfor er sporet av en dråpe på glasset tilbøyelig.

Hvordan kan du bestemme løpehastigheten din hvis du trener på en tredemølle med ødelagt automatisk hastighetsregistrering? Tross alt kan du ikke løpe en eneste meter i forhold til veggene i hallen.

Er det mulig å stå stille og fortsatt bevege seg raskere enn en Formel 1-bil? Det viser seg at du kan. Enhver bevegelse avhenger av valg av referansesystem, det vil si at enhver bevegelse er relativ. Temaet for dagens leksjon: «Bevegelsesrelativitet. Loven om addisjon av forskyvninger og hastigheter. Vi vil lære hvordan du velger en referanseramme i et bestemt tilfelle, hvordan du finner forskyvningen og hastigheten til kroppen.

Mekanisk bevegelse er en endring i posisjonen til en kropp i rommet i forhold til andre kropper over tid. I denne definisjonen er nøkkelfrasen "i forhold til andre organer." Hver av oss er ubevegelig i forhold til enhver overflate, men i forhold til solen, sammen med hele jorden, gjør vi banebevegelse med en hastighet på 30 km / s, det vil si at bevegelsen avhenger av referanserammen.

Referansesystem - et sett med koordinatsystemer og klokker knyttet til kroppen, i forhold til hvilken bevegelsen studeres. For eksempel ved beskrivelse av passasjerers bevegelser i en bil kan referanserammen knyttes til en veikantkafé, eller med et bilinteriør eller med en bevegelig møtende bil hvis vi anslår forbikjøringstiden (fig. 1).

Ris. 1. Valg av referansesystem

Hvilke fysiske størrelser og begreper avhenger av valg av referansesystem?

1. Posisjon eller koordinater av kroppen

Tenk på et vilkårlig poeng. I forskjellige systemer har den forskjellige koordinater (fig. 2).

Ris. 2. Punktkoordinater i ulike koordinatsystemer

2. Bane

Tenk på banen til et punkt som ligger på propellen til et fly i to referanserammer: referanserammen knyttet til piloten, og referanserammen knyttet til observatøren på jorden. For piloten vil dette punktet gjøre en sirkulær rotasjon (fig. 3).

Ris. 3. Sirkulær rotasjon

Mens for en observatør på jorden, vil banen til dette punktet være en helix (fig. 4). Det er åpenbart at banen avhenger av valg av referanseramme.

Ris. 4. Helisk bane

Relativiteten til banen. Kroppsbevegelsesbaner i ulike referanserammer

La oss vurdere hvordan bevegelsesbanen endres avhengig av valget av referansesystemet ved å bruke problemet som et eksempel.

En oppgave

Hva blir banen til punktet ved enden av propellen i forskjellige CO-er?

1. I CO knyttet til piloten til flyet.

2. I CO assosiert med en observatør på jorden.

Løsning:

1. Verken piloten eller propellen beveger seg i forhold til flyet. For piloten vil banen til punktet vises som en sirkel (fig. 5).

Ris. 5. Bane for punktet i forhold til piloten

2. For en observatør på jorden beveger et punkt seg på to måter: roterende og fremover. Banen vil være spiralformet (fig. 6).

Ris. 6. Bane for et punkt i forhold til en observatør på jorden

Svar : 1) sirkel; 2) helix.

Ved å bruke eksemplet med denne oppgaven har vi sett at banen er et relativt begrep.

Som en uavhengig sjekk foreslår vi at du løser følgende problem:

Hva vil være banen til punktet på enden av hjulet i forhold til midten av hjulet hvis dette hjulet beveger seg fremover, og i forhold til punkter på bakken (stasjonær observatør)?

3. Bevegelse og sti

Tenk på en situasjon der en flåte flyter og på et tidspunkt hopper en svømmer av den og prøver å krysse til motsatt kysten. Bevegelsen til svømmeren i forhold til fiskeren som sitter på kysten og i forhold til flåten vil være forskjellig (fig. 7).

Bevegelse i forhold til jorden kalles absolutt, og i forhold til en bevegelig kropp - relativ. Bevegelsen av en bevegelig kropp (flåte) i forhold til en fast kropp (fisker) kalles bærbar.

Ris. 7. Flytt svømmeren

Det følger av eksemplet at forskyvning og bane er relative verdier.

4. Hastighet

Ved å bruke det forrige eksempelet kan du enkelt vise at hastighet også er en relativ verdi. Tross alt er hastighet forholdet mellom forskyvning og tid. Vi har samme tid, men bevegelsen er annerledes. Derfor vil hastigheten være annerledes.

Bevegelsesegenskapers avhengighet av valg av referansesystem kalles relativitet av bevegelse.

Det har vært dramatiske tilfeller i menneskehetens historie, knyttet nettopp til valget av et referansesystem. Henrettelsen av Giordano Bruno, abdikasjonen av Galileo Galilei - alt dette er konsekvensene av kampen mellom tilhengerne av det geosentriske referansesystemet og det heliosentriske referansesystemet. Det var veldig vanskelig for menneskeheten å venne seg til tanken om at Jorden slett ikke er sentrum av universet, men en helt vanlig planet. Og bevegelsen kan betraktes ikke bare i forhold til jorden, denne bevegelsen vil være absolutt og i forhold til solen, stjernene eller andre kropper. Det er mye mer praktisk og enklere å beskrive bevegelsen til himmellegemer i en referanseramme assosiert med solen, dette ble overbevisende vist først av Kepler, og deretter av Newton, som basert på betraktningen av Månens bevegelse rundt Jorden, avledet sin berømte lov om universell gravitasjon.

Hvis vi sier at banen, banen, forskyvningen og hastigheten er relative, det vil si at de avhenger av valg av referanseramme, så sier vi ikke dette om tid. Innenfor rammen av klassisk, eller newtonsk, mekanikk, er tid en absolutt verdi, det vil si at den flyter likt i alle referanserammer.

La oss vurdere hvordan du finner forskyvning og hastighet i en referanseramme, hvis de er kjent for oss i en annen referanseramme.

Tenk på den forrige situasjonen, når en flåte flyter og på et tidspunkt hopper en svømmer av den og prøver å krysse til motsatt kysten.

Hvordan er bevegelsen til svømmeren i forhold til den faste CO (assosiert med fiskeren) relatert til bevegelsen til den relativt mobile CO (assosiert med flåten) (fig. 8)?

Ris. 8. Illustrasjon for problemet

Vi kalte bevegelsen i en fast referanseramme. Fra trekanten av vektorer følger det at . La oss nå gå videre til å finne forholdet mellom hastighetene. Husk at i rammen av newtonsk mekanikk er tid en absolutt verdi (tiden flyter på samme måte i alle referanserammer). Dette betyr at hvert ledd fra forrige likhet kan deles på tid. Vi får:

Dette er hastigheten svømmeren beveger seg med for fiskeren;

Dette er svømmerens egen hastighet;

Dette er hastigheten til flåten (hastigheten til elven).

Problem med loven om addisjon av hastigheter

Tenk på loven om addisjon av hastigheter ved å bruke problemet som et eksempel.

En oppgave

To biler beveger seg mot hverandre: den første bilen i fart, den andre i fart. Hvor raskt nærmer bilene seg (fig. 9)?

Ris. 9. Illustrasjon for problemet

Løsning

La oss bruke loven om addisjon av hastigheter. For å gjøre dette, la oss gå fra den vanlige CO assosiert med jorden til CO assosiert med den første bilen. Dermed blir den første bilen stasjonær, og den andre beveger seg mot den med en hastighet (relativ hastighet). Med hvilken hastighet, hvis den første bilen står stille, roterer jorden rundt den første bilen? Den roterer med hastighet og hastigheten er i retning av hastigheten til det andre kjøretøyet (bærehastighet). To vektorer som er rettet langs samme rette linje summeres. .

Svar: .

Anvendelsesgrenser for loven om addisjon av hastigheter. Loven om addisjon av hastigheter i relativitetsteorien

I lang tid ble det antatt at den klassiske loven om hastighetstillegg alltid er gyldig og anvendelig for alle referanserammer. Men for rundt et år siden viste det seg at i noen situasjoner fungerer ikke denne loven. La oss vurdere en slik sak på et eksempel på et problem.

Tenk deg at du er på en romrakett som beveger seg med en hastighet på . Og kapteinen på romraketten slår på lommelykten i retning av rakettbevegelsen (fig. 10). Hastigheten på lysets utbredelse i vakuum er . Hva blir lysets hastighet for en stasjonær observatør på jorden? Vil det være lik summen av lysets og raketthastighetene?

Ris. 10. Illustrasjon for problemet

Faktum er at her står fysikk overfor to motstridende begreper. På den ene siden, ifølge Maxwells elektrodynamikk, er den maksimale hastigheten lysets hastighet, og den er lik . På den annen side, ifølge newtonsk mekanikk, er tid en absolutt størrelse. Problemet ble løst da Einstein foreslo den spesielle relativitetsteorien, eller rettere sagt dens postulater. Han var den første som antydet at tiden ikke er absolutt. Det vil si at et sted flyter det raskere, og et sted saktere. Selvfølgelig, i vår verden med lave hastigheter, merker vi ikke denne effekten. For å føle denne forskjellen, må vi bevege oss i hastigheter nær lysets hastighet. På grunnlag av Einsteins konklusjoner ble loven om addisjon av hastigheter oppnådd i den spesielle relativitetsteorien. Det ser slik ut:

Dette er hastigheten i forhold til den stasjonære CO;

Dette er hastigheten i forhold til den mobile CO;

Dette er hastigheten til den bevegelige CO i forhold til den stasjonære CO.

Hvis vi erstatter verdiene fra problemet vårt, får vi at lyshastigheten for en stasjonær observatør på jorden vil være .

Kontroversen er løst. Du kan også se at hvis hastighetene er veldig små sammenlignet med lysets hastighet, så blir formelen for relativitetsteorien til den klassiske formelen for å legge til hastigheter.

I de fleste tilfeller vil vi bruke den klassiske loven.

I dag fant vi ut at bevegelsen avhenger av referanserammen, at hastighet, bane, forskyvning og bane er relative begreper. Og tid innenfor rammen av klassisk mekanikk er et absolutt begrep. Vi lærte å bruke den tilegnete kunnskapen ved å analysere noen typiske eksempler.

Bibliografi

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fysikk (grunnnivå) - M.: Mnemozina, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fysikk klasse 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fysikk - 9, Moskva, utdanning, 1990.

Internett-portal Class-fizika.narod.ru ().
Internett-portalen Nado5.ru ().
Internettportal Fizika.ayp.ru ().

Hjemmelekser

Definer relativiteten til bevegelse.
Hvilke fysiske størrelser avhenger av valg av referansesystem?

Se for deg et elektrisk tog. Hun rir stille langs skinnene og frakter passasjerer til hyttene deres. Og plutselig legger hooliganen og parasitten Sidorov, som sitter i den siste bilen, merke til at kontrollører går inn i bilen på Sady-stasjonen. Selvfølgelig kjøpte ikke Sidorov en billett, og han ønsker å betale en bot enda mindre.

Relativiteten til en frikjører i et tog

Og så, for ikke å bli tatt, forplikter han seg raskt til en annen bil. Kontrollere, etter å ha sjekket billettene til alle passasjerer, beveger seg i samme retning. Sidorov flytter igjen til neste bil, og så videre.

Og så, når han når den første vognen og det ikke er noe sted å gå lenger, viser det seg at toget akkurat har nådd Ogorody-stasjonen han trenger, og den glade Sidorov kommer seg ut og gleder seg over at han kjørte som en hare og ikke gjorde det. bli tatt.

Hva kan vi lære av denne actionfylte historien? Vi kan uten tvil glede oss for Sidorov, og vi kan i tillegg oppdage enda et interessant faktum.

Mens toget reiste fem kilometer fra Sady-stasjonen til Ogorody-stasjonen på fem minutter, tilbakela Sidorov-haren samme avstand på samme tid pluss en avstand lik lengden på toget han kjørte i, det vil si omtrent fem tusen to hundre meter på de samme fem minuttene.

Det viser seg at Sidorov beveget seg raskere enn toget. Kontrollørene som fulgte i hælene hans utviklet imidlertid samme hastighet. Med tanke på at hastigheten på toget var rundt 60 km/t, var det helt riktig å gi dem alle flere olympiske medaljer.

Men selvfølgelig vil ingen engasjere seg i slik dumhet, fordi alle forstår at Sidorovs utrolige hastighet ble utviklet av ham bare i forhold til stasjonære stasjoner, skinner og hager, og denne hastigheten skyldtes togets bevegelse, og ikke i det hele tatt. Sidorovs utrolige evner.

Når det gjelder toget, beveget Sidorov seg ikke i det hele tatt raskt og nådde ikke bare den olympiske medaljen, men til og med båndet fra det. Det er her vi kommer over et slikt konsept som bevegelsens relativitet.

Konseptet om bevegelses relativitet: eksempler

Relativiteten til bevegelse har ingen definisjon, siden det ikke er en fysisk størrelse. Relativiteten til mekanisk bevegelse manifesteres i det faktum at noen egenskaper ved bevegelse, som hastighet, bane, bane og så videre, er relative, det vil si at de er avhengige av observatøren. I ulike referansesystemer vil disse egenskapene være forskjellige.

I tillegg til eksemplet ovenfor med borger Sidorov på toget, kan du ta nesten hvilken som helst bevegelse av enhver kropp og vise hvor relativ den er. Når du går på jobb beveger du deg fremover i forhold til hjemmet ditt, og samtidig går du bakover i forhold til bussen du savnet.

Du står stille i forhold til spilleren i lommen, og suser i stor fart i forhold til en stjerne kalt Solen. Hvert steg du tar vil være en gigantisk avstand for asfaltmolekylet og ubetydelig for planeten Jorden. Enhver bevegelse, som alle dens egenskaper, gir alltid mening bare i forhold til noe annet.

Selv i skolens læreplan er det en bestemmelse om at enhver bevegelse av en kropp kun kan fikses i forhold til en annen kropp. Denne posisjonen kalles begrepet "bevegelsesrelativitet". Fra bildene i lærebøkene var det tydelig at for en båt som står på elvebredden, er en forbipasserende båt bygd opp av hastigheten og elvens hastighet. Etter en så detaljert undersøkelse, blir det klart at relativiteten til bevegelse omgir oss i alle aspekter av livene våre. Hastigheten til et objekt er en relativ størrelse, men dens deriverte, akselerasjon, blir også viktigheten av denne konklusjonen er at det er akselerasjon som er inkludert i formelen til Newtons andre lov (mekanikkens grunnleggende lov). I henhold til denne loven gir enhver kraft som virker på et legeme en akselerasjon som er proporsjonal med den. Relativiteten til bevegelse tvinger oss til å stille et tilleggsspørsmål: i forhold til hvilket legeme er akselerasjonen gitt?

Det er ingen forklaringer i denne loven i denne forbindelse, men ved enkle logiske konklusjoner kan man komme til den konklusjon at siden kraften er et mål på innvirkningen av en kropp (1) på en annen (2), så forteller den samme kraften kropps (2) akselerasjon i forhold til kroppen (1) og ikke bare en eller annen abstrakt akselerasjon.

Relativiteten til bevegelse er avhengigheten til en viss kropp, en viss bane, hastighet og forskyvning av de valgte referanserammer. I aspektet kinematikk er alle referansesystemer som brukes like, men samtidig er alle kinematiske egenskaper ved denne bevegelsen (bane, hastighet, forskyvning) forskjellige i dem. Alle størrelser som avhenger av det valgte referansesystemet de skal måles med kalles relative.

Relativiteten til bevegelse, hvis definisjon er ganske vanskelig å gi uten en detaljert vurdering av andre konsepter, krever en nøyaktig matematisk beregning. Det er mulig å snakke om hvorvidt kroppen beveger seg eller ikke når det er helt klart med hensyn til hva (referansekroppen) dens posisjon endres. Referansesystemet er en kombinasjon av slike elementer som referanseorganet, samt tilhørende koordinatsystemer og tidsreferansesystemer. I forhold til disse elementene vurderes bevegelsen til eventuelle kropper eller Matematisk er bevegelsen til et objekt (punkt) i forhold til det valgte referansesystemet beskrevet av ligninger som fastslår hvordan koordinatene endres i tid, som bestemmer posisjonen til objektet i dette systemet. Slike ligninger som bestemmer relativiteten til bevegelse kalles bevegelsesligningene.

I moderne mekanikk er enhver bevegelse av et objekt relativ, så det bør kun vurderes i forhold til et annet objekt (referanselegeme) eller et helt system av kropper. For eksempel kan man ikke bare si at Månen beveger seg i det hele tatt. Det riktige utsagnet vil være at månen beveger seg i forhold til solen, jorden, stjernene.

Ofte i mekanikk er referanserammen ikke knyttet til en kropp, men til et helt kontinuum av grunnleggende kropper (reelle eller imaginære) som bestemmer koordinatsystemet.

Filmer viser ofte bevegelse i forhold til ulike kropper. Så, for eksempel, i noen rammer viser de et tog som beveger seg mot bakgrunnen av en slags landskap (dette er bevegelse i forhold til jordens overflate), og i den neste - et vognrom med trær som blinker gjennom vinduene ( bevegelse i forhold til en vogn). Enhver bevegelse eller hvile av kroppen, som er et spesielt tilfelle av bevegelse, er relativ. Derfor, når du svarer på et enkelt spørsmål, om en kropp beveger seg eller er i ro, og hvordan den beveger seg, er det nødvendig å spesifisere i forhold til hvilke objekter dens bevegelse vurderes. Valget av referansesystemer gjøres som regel avhengig av forholdene i problemet.