Темы докладов, страница 52 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Динамика. Параграф 10. Первый закон Ньютона. Вопросы - страница 52.

Условие.

Инерциальные системы отсчёта в природе.

Решение.

Инерциальная система отсчёта (ИСО) — это такая система отсчёта, в которой справедлив первый закон Ньютона (закон инерции): всякое тело, на которое не действуют другие тела (или их действия скомпенсированы), сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Любая система отсчёта, движущаяся относительно какой-либо ИСО поступательно, равномерно и прямолинейно, также является инерциальной.

В природе абсолютно инерциальных систем отсчёта не существует. Это связано с принципом всемирного тяготения, согласно которому все тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом посредством гравитационных сил. Следовательно, невозможно найти тело, которое было бы полностью свободно от внешних воздействий и могло бы служить началом абсолютно инерциальной системы отсчёта. Поэтому на практике понятие ИСО является идеализацией, и для решения конкретных задач выбирают системы отсчёта, которые можно считать инерциальными с достаточной степенью точности.

Система отсчёта, связанная с Землёй, часто используется как инерциальная для описания большинства движений на её поверхности. Однако она не является строго инерциальной из-за двух основных факторов. Во-первых, из-за суточного вращения Земли вокруг своей оси. Это вращение создаёт центростремительное ускорение, которое приводит к возникновению сил инерции (центробежной и силы Кориолиса). Этими силами обычно можно пренебречь в задачах малого масштаба, но они играют важную роль в метеорологии (формирование циклонов) и баллистике. Во-вторых, из-за орбитального движения Земли вокруг Солнца. Это движение также происходит с центростремительным ускорением, равным примерно $0,006 \, \text{м/с}^2$.

Для задач, требующих большей точности, например, в астрономии или космонавтике, используют лучшие приближения к ИСО. Таким приближением является гелиоцентрическая (звёздная) система отсчёта. Её начало отсчёта находится в центре масс Солнечной системы (приблизительно в центре Солнца), а оси направлены на далёкие звёзды, которые считаются практически неподвижными. Эта система гораздо точнее описывает движение планет, но и она не является идеальной, так как Солнечная система обращается вокруг центра нашей галактики Млечный Путь со скоростью около $220 \, \text{км/с}$.

Для ещё более точных, галактических и космологических расчётов, можно выбрать систему отсчёта, связанную с центром нашей Галактики. Но и она не будет абсолютно инерциальной, так как наша Галактика движется в составе Местной группы галактик. Самой точной на сегодняшний день инерциальной системой отсчёта считается система, связанная с реликтовым излучением — микроволновым фоновым излучением, оставшимся со времён Большого взрыва. В этой системе отсчёта реликтовое излучение является максимально изотропным (одинаковым во всех направлениях). Наблюдения показывают, что Солнечная система движется относительно этой "космической" системы отсчёта со скоростью около $370 \, \text{км/с}$.

Таким образом, выбор системы отсчёта в качестве инерциальной зависит от масштаба рассматриваемого явления и требуемой точности. Для земных явлений подходит система, связанная с Землёй, для планетных — гелиоцентрическая, а для космологических — система, связанная с реликтовым излучением.

Ответ: В природе не существует абсолютно инерциальных систем отсчёта (ИСО) из-за повсеместного гравитационного взаимодействия. Однако в зависимости от требуемой точности в качестве приближённых ИСО используют: систему отсчёта, связанную с Землёй (для повседневных задач); гелиоцентрическую систему отсчёта с центром в Солнце (для описания движения планет); систему отсчёта, связанную с центром Галактики или реликтовым излучением (для космологических задач).