Введение
Прежде чем обсуждать, что из себя представляет пространственная система отсчета, нужно пройти небольшой путь рассуждений. Это позволит постепенно приблизиться к пониманию сущности и важности данного понятия не только для курса Механики (Кинематики), но и для всей Физики.
Движение
Прежде всего дадим определение понятию “движение”. Для этого воспользуемся формулировкой, подсмотренной в общем курсе физики Д.В.Сивухина (Том 1 – “Механика”).
Движением называют изменение положения тел в пространстве с течением времени.
Опираясь на это определение можно составить небольшую инструкцию из нескольких шагов, которая позволяет определить “случилось” движение или нет.
- Определяем положение тела в первоначальный момент времени;
- Выбираем промежуток времени, в течении которого мы будем наблюдать за телом;
- Разбиваем выбранный временной промежуток на бесконечное множество малых временных промежутков;
- Определяем положение тела в начале и в конце каждого временного промежутка;
- В случае, если хотя бы для одного малого временного промежутка начальное положение тела не совпадает с конечным делаем вывод, что движение “случилось”; если положение тела оставалось неизменным – движение не “случилось”.
Пространственная система отсчета
Разберем предложенный выше алгоритм, вернее его первый пункт. Как определить положение тела в первоначальный момент? Вы сможете это сделать только добавив к системе еще одно тело.
Для того, чтобы понять для чего, попробуйте объяснить кому-нибудь, где лежит ваш мобильный телефон, не назвав при этом ни одного другого предмета. В случае удачи, милости прошу в комментарии. Скорее всего у вас ничего не вышло. Для того, чтобы определить положение предмета, вы обычно ссылаетесь на другой предмет, используя его в качестве системы отсчета.
Дело в том, что понятие абсолютного положения тела бессмысленно. Для того чтобы это словосочетание имело смысл, должно существовать некое “абсолютной пространство”, относительно которого вы могли бы рассматривать это тело. Но его не существует.
Поэтому под положением тела, мы всегда будем понимать относительное положение. Т.е. положение тела всегда будет рассматриваться относительно другого тела или системы тел, называемых пространственной системой отсчета. Дадим определение используя все тот же учебник физики уважаемого Д.В.Сивухина:
Пространственная система отсчета это тело или система тел, относительно которых определяется положение других тел.
От выбора пространственной системы отсчета зависит сможете ли вы зарегистрировать факт движения или нет. Для ясности вам необходимо рассмотреть предложенный пример.
Пространственная система отсчета – Пример
Представьте движущийся поезд и муху спокойно сидящую на стекле одного из окон.
Допустим, вы находитесь в этом поезде и, сидя в купе рассматриваете это ленивое насекомое. Вы можете с уверенностью сказать, что муха сидит на стекле и не двигается.
Перенесем вас на перрон одного из остановочных пунктов, мимо которых поезд проносится не притормаживая. Сможете ли вы рассмотреть муху. Сомневаюсь – она двигается со скоростью поезда, находясь в нем.
В первом случае за пространственную систему отсчета было принято стекло окна, относительно которого движения не происходило – положение мухи со временем не изменялось. Во втором случае за пространственную систему отсчета был принят перрон, относительно которого движение происходило, – положение мухи менялось с течением времени.
Приведенный пример прекрасно иллюстрирует зависимость движения от выбранной пространственной системы отсчета.