Номер 8, страница 58 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 6. Закон инерции — первый закон Ньютона - номер 8, страница 58.

Условие.

8. Объясните, в чём состоит принцип относительности Галилея. Проиллюстрируйте ваш ответ примерами.

Решение.

Принцип относительности Галилея, также известный как классический принцип относительности, является одним из фундаментальных положений классической механики. Он формулируется следующим образом: во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях.

Это означает, что никакими механическими опытами, проведенными внутри замкнутой системы, невозможно установить, покоится ли эта система или движется равномерно и прямолинейно. Системы отсчета, в которых это выполняется, называются инерциальными (ИСО). В таких системах справедлив закон инерции (первый закон Ньютона).

Следовательно, все законы механики инвариантны (неизменны) по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Например, второй закон Ньютона $ \vec{F} = m\vec{a} $ будет иметь один и тот же вид во всех ИСО.

Примеры, иллюстрирующие принцип относительности Галилея:

1. Мысленный эксперимент Галилея с кораблем.
Представьте себя в закрытой каюте корабля, который движется по спокойной воде с постоянной скоростью, без качки. Если вы подбросите мяч, он упадет вертикально вниз, к вашим ногам. Если вы будете наблюдать за мухами, они будут летать по всей каюте так же хаотично, как и на неподвижном корабле. Капли воды из сосуда будут падать в одну и ту же точку. Находясь внутри, вы не сможете по поведению этих объектов определить, движется ли корабль или стоит на месте у причала. Различия можно заметить, только выглянув наружу и увидев берег.

2. Поведение предметов в поезде.
Пассажир, находящийся в вагоне поезда, который едет плавно, без ускорений и поворотов, не ощущает движения. Если он нальет воду в стакан, поверхность воды будет горизонтальной. Если он подбросит яблоко вверх, оно упадет ему обратно в руку. Для наблюдателя внутри поезда яблоко движется только по вертикали. Однако для наблюдателя, стоящего на платформе, яблоко движется по параболической траектории, так как оно одновременно участвует в вертикальном движении (бросок) и горизонтальном (движение вместе с поездом). Несмотря на разное описание траектории, физические законы, управляющие движением яблока (сила тяжести, законы сохранения), одинаковы в обеих системах отсчета (поезд и платформа).

Эти примеры показывают, что состояние равномерного прямолинейного движения механически неотличимо от состояния покоя.

Ответ: Принцип относительности Галилея заключается в том, что все законы механики одинаковы (инвариантны) во всех инерциальных системах отсчета. Это означает, что никакими механическими экспериментами, проведенными внутри системы, невозможно определить, находится ли она в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно. Примерами могут служить опыты в закрытой каюте корабля или в вагоне поезда, движущихся с постоянной скоростью: все физические явления в них происходят так же, как если бы они были неподвижны.