Т. Относительность движения

Относительность движения. Сложение скоростей

Как отмечалось выше, для описания движения тела необходимо выбрать тело отсчета и связать с ним систему координат. В качестве тела отсчета может выступать любое тело.

В разных системах отсчета будут различны вид траектории, значения скорости, перемещения и других величин. В этом и заключается относительность движения.

Пример. Человек идет по палубе парохода со скоростью \(~\vec \upsilon_1\) относительно парохода. Пароход движется поступательно со скоростью \(~\vec \upsilon_2\) относительно берега. Найдем скорость \(~\vec \upsilon\) человека относительно берега.

Свяжем неподвижную систему отсчета (хОу) с Землей, а подвижную (х’О’у) — с пароходом.

Рис. 1

Из рисунка 1 видно, что перемещение

\(~\Delta \vec r = \Delta \vec r_1 + \Delta \vec r_2 \Rightarrow \Delta \vec r \ne \Delta \vec r_1, \qquad (1)\)

где \(~\Delta \vec r_1\) — перемещение человека относительно парохода, \(~\Delta \vec r_2\) — перемещение парохода относительно берега, \(~\Delta \vec r\) — перемещение человека относительно берега.

Таким образом, если тело одновременно участвует в нескольких движениях, то результирующее перемещение точки равно векторной сумме перемещений, совершаемых ею в каждом из движений. В этом состоит установленный экспериментально принцип независимости движений.

Разделив уравнение (1) на промежуток времени, за который произошли перемещения человека и парохода, получим закон сложения скоростей:

\(~\vec \upsilon = \vec \upsilon_1 + \vec \upsilon_2.\)

Скорость \(~\vec \upsilon\) тела относительно неподвижной системы отсчета равна геометрической сумме скорости \(~\vec \upsilon_1\) тела относительно подвижной системы отсчета и скорости \(~\vec \upsilon_2\) самой подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

Закон сложения скоростей справедлив и для неравномерного движения, только в этом случае \(~\vec \upsilon\), \(~\vec \upsilon_1\) и \(~\vec \upsilon_2\) — мгновенные скорости.

Этот закон был установлен Г. Галилеем. Он справедлив только для движений со скоростями, намного меньшими скорости света c = 3·10⁸ м/с (\(~\upsilon \ll c\)). Такие скорости в физике называют нерелятивистскими.

Литература

1. Аксенович Л.А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л.А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К.С. Фарино; Под ред. К.С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C.9.