Проект 1. Парабола или прямая?
Если пренебречь силой сопротивления воздуха, то барон прав! Одно ядро движется относительно другого равномерно и прямолинейно! Докажем это.
Рассмотрим два снаряда, летящие навстречу друг другу. Пусть в некоторый момент времени скорость первого снаряда равна 
, а второго 
(рис. 1.1).
Поскольку оба снаряда движутся с постоянным ускорением 
(силой сопротивления воздуха мы пренебрегаем), то скорости снарядов будут изменяться со временем по следующим законам:
Тогда скорость первого снаряда относительна второго будет равна
То есть один снаряд в системе отсчета, связанной с другим снарядом, движется равномерно и прямолинейно (именно это и утверждает барон!).
На самом деле пренебрегать сопротивлением воздуха в условиях данной задачи, конечно, нельзя! Но если бы все описанные события происходили на Луне, то барон был бы прав на все 100%!
Заметим, что прямолинейные траектории движения обоих снарядов реально увидел бы любой наблюдатель, который находился в свободно падающей системе отсчета, то есть в системе отсчета, движущейся с ускорением .
В системе отсчета же, связанной с Землей, траектории движения обоих снарядов, конечно, параболы! Так что Профессор совершенно прав!
Вопрос же о том, какой «на самом деле» является траектория движения снаряда, не имеет смысла!
Правы оба: и Профессор и барон! Дело в том, что траектория — линия, вдоль которой движется тело, зависит от выбора системы отсчета, в которой мы наблюдаем данное движение. Ведь никого не удивляет, что траектория движения чемодана, стоящего на полке в поезде, относительно поезда — точка! А относительно вокзала, от которого отправился поезд, траектория чемодана — кривая, совпадающая с железнодорожным полотном.
Точно так же бессмысленно ставить вопрос о том, что вокруг чего вращается: Земля вокруг Солнца или Солнце вокруг Земли. В системе отсчета, в которой неподвижно Солнце, Земля вращается вокруг Солнца, а в системе отсчета, в которой неподвижна Земля, Солнце вращается вокруг Земли. И с точки зрения физики оба эти утверждения правильны!
-
>Точно так же бессмысленно ставить вопрос о том, что вокруг чего вращается: Земля вокруг Солнца или Солнце вокруг Земли. В системе отсчета, в которой неподвижно Солнце, Земля вращается вокруг Солнца, а в системе отсчета, в которой неподвижна Земля, Солнце вращается вокруг Земли.
Это если рассматривать неинерционные системы отсчета наравне с инерционными.
А это несколько неразумно, как мне кажется. Ведь на самом деле, большая разница, в какой из неинерционных систем мы находимся - физические законы выглядят в них по-разному.
Наглядный пример - с кориолисовой силой. Казалось бы, с точки зрения внешнего наблюдателя, Земля вращается вокруг своей оси, а с точки зрения человека на Земле - весь мир вертится вокруг неподвижной Земли. Никакой разницы нет?
Есть все-таки. Она, например, проявляется в следующем: если мы двинемся в путь с севера на юг по вращающейся Земле, мы обнаружим странное явление: непонятная сила постоянно подталкивает нас к востоку. Ничего подобного, однако, не происходило бы, если бы земля была и впрямь неподвижна, а вращался бы остальной мир.
Схожая ситуация - с Землей и Солнцем. Стоит нам остановить Землю и пустить Солнце, как знакомая нам форма ньютоновских законов оказывается неверной. Мы можем спасти положение, домыслив некие дополнительные силы, удерживающие Землю на месте - но будет непонятно, откуда эти силы взялись, если мы не признаем, что они всего-лишь побочный эффект перехода от инерциальной системы к неинерциальной.
Резюмируя: мы, конечно, можем выбирать какую угодно систему отсчета, но при этом мы должны понимать, что системы отсчета вовсе не равноправны и переходя от одной к другой мы легко можем поменять вид физических законов до неузнаваемости. Так, в системе неподвижного Солнца и системе неподвижной Земли законы Ньютона действуют совершенно по-разному (причем в системе неподвижного Солнца они сильнее напоминают те, что мы знаем для инерциальных систем)
Последние новости
Барон: Друзья мои! Я сделал потрясающее открытие! Оказывается, все тела, брошенные под углом к горизонту, движутся прямолинейно! Я убедился в этом, когда, сидя на ядре, наблюдал за встречным ядром, на которое потом пересел. Клянусь вам, оно двигалось по прямой, а вовсе не по параболе, как утверждают некоторые профессора!
Профессор: Барон, но ведь ваш полет наблюдало большое количество людей! Все они говорят в один голос: и вы, и встречное ядро двигались по параболам.