Система отсчёта. Что такое система отсчета?

где x, y, z — проекции радиус-вектора на координатные оси; i, j, k — единичные векторы (ортогональные), выровненные вдоль соответствующих осей.

Относительность движения и система отсчета в физике

Относительность движения проявляется в том, что поведение движущегося тела может быть определено только по отношению к другому телу, так называемому телу отсчета.

Система отсчета выбирается произвольно. Обратите внимание, что движущееся тело и система отсчета — это одно и то же. Каждый из них может рассматриваться либо как система отсчета, либо как движущееся тело при расчете движения, если это необходимо. Например: человек стоит на земле и наблюдает за машиной, едущей по дороге. Человек неподвижен относительно Земли и рассматривает Землю как систему отсчета, в то время как самолет и автомобиль в данном случае являются движущимися телами. Но пассажир в машине, который говорит, что дорога уходит из-под колес, тоже прав. Он считает, что автомобиль — это система отсчета (он неподвижен относительно автомобиля), а Земля в данном случае — движущееся тело.

Чтобы определить изменение положения тела в пространстве, необходимо установить следующее соотношение. систему Координаты. Система координат — это метод определения положения объекта в пространстве.

В физике наиболее распространенным является декартов прямоугольник. система Система координат с тремя перпендикулярными линейными осями — абсцисса ( ), ордината ( ) и аппликата ( ). Единицей измерения длины в СИ является метр.

Ориентация в поле основана на полярности системой Координаты. С помощью карты определите расстояние до нужного населенного пункта. Направление движения определяется азимутом, то есть углом, который образует нулевое направление с линией, соединяющей человека с желаемым местом. Таким образом, в полярном системе координаты — это расстояние и угол.

В географии, астрономии и при расчете движения спутников и космических кораблей положение всех тел задается в сферической форме системе координаты. Для определения положения точки в пространстве в сферических координатах системе Даны координаты, расстояние от начала координат и углы, образующие радиус-вектор с плоскостью Гринвичского меридиана (долгота) и экваториальной плоскостью (широта).

Система отсчета

Система координат, система отсчета, с которой она связана, и устройство синхронизации образуют систему система отсчета, вокруг которой рассматривается движение тела.

При решении задачи о движении сначала необходимо определить та система системы отсчета, вокруг которой рассматривается движение.

При рассмотрении движения по отношению к движущемуся системы системы отсчета, действует классический закон сложения скоростей: скорость тела относительно неподвижного системы равна векторной сумме скоростей тела относительно движущегося объекта системы а скорость движущегося тела — вектор скорости движущегося тела системы относительно неподвижной системы отсчета:

Примеры решения задач по теме «Относительность движения»

Повернем ось в направлении ветра.

Запишем закон сложения скоростей в векторной форме:

Спроектированное на ось, это уравнение переписывается следующим образом:

Подставив числовые значения в формулу, мы можем рассчитать скорость самолета относительно земли:

(м/с)

Запишем закон сложения скоростей в векторной форме:

Спроектированное на ось, это уравнение переписывается следующим образом:

Подставив числовые значения в формулу, мы можем рассчитать скорость самолета относительно земли:

(м/с)

В этом случае мы используем системой координат, с координатными осями, как показано на рисунке.

Мы складываем векторы и по правилу сложения векторов. Скорость самолета относительно земли:

(м/с)

Это значение является мерой вектора скорости. Чтобы определить направление скорости самолета, нам нужно вычислить:

Итак, относительно земли самолет движется со скоростью 52,2 м/с под углом к горизонтальному направлению OX.

где x, y, z — проекции радиус-вектора на координатные оси; i, j, k — единичные векторы (ортогональные), выровненные вдоль соответствующих осей.

Система отсчёта

Система отсчёта — это множество систем отсчета, которые определяются с помощью ним системы координат и системы отсчёта время, относительно которого рассматривается движение (или равновесие) любой материальной точки или тела 1 2 .

Математически, движение тела (или материальной точки) по отношению к выбранному системе отсчёта описывается уравнениями, которые определяют, как координаты, представляющие положение тела (точки) в этом системе отсчёта. Эти уравнения называются уравнениями движения. В декартовых координатах x, y, z, например, движение точки определяется уравнениями,

В современной физике все движение относительно, и движение тела может рассматриваться только по отношению к другому телу (телу отсчёта) или системе тело. Например, нельзя сказать, как движется Луна, можно только определить ее движение, например, по отношению к Земле, Солнцу, звездам и т.д.

Содержание

Иногда — особенно в механике континуума и общей теории относительности. — систему отсчёта он относится не к одному телу, а к континууму реальных или воображаемых объектов, а не к одному телу. тел отсчёта, которые задают также систему Координаты. Универсальные линии тел отсчёта «…которые являются линиями пространства-времени…. в таком Совпадение случаев, в которых результаты измерений могут быть проверены.

Относительность механического движения — это зависимость траектории, пройденного расстояния, перемещения и скорости тела от выбора направления движения. системы отсчёта.

Движущиеся тела изменяют свое положение относительно других тел. Положение автомобиля, движущегося по автостраде, меняется по отношению к столбам светофора, положение корабля, движущегося по морю вблизи побережья, меняется по отношению к береговой линии, а о движении самолета, летящего над землей, можно судить по изменению его положения по отношению к земле. Механическое движение — это процесс изменения относительного положения тел в пространстве с течением времени. Можно показать, что одно и то же тело может двигаться по-разному относительно других тел.

Поэтому мы можем сказать, что тело движется только тогда, когда ясно, относительно какого тела изменилось его положение.

Абсолютная система отсчёта

В физике конкретная СЦ часто считается наиболее удобной (привилегированной) для решения конкретной задачи — определяется простотой вычислений или записи уравнений динамики тела и полей внутри него. Обычно такая Эта возможность связана с симметрией проблемы.

С другой стороны, раньше считалось, что существует «фундаментальная» система отсчёта, простота записи законов природы, которая отличала его от всех других. систем. Физики 19 века, например, считали, что система, Основанная на эфире электродинамика Максвелла была привилегированной и поэтому называлась абсолютной системой отсчета (ARS). В современном мышлении не существует системы отсчёта, выделенной именно таким такой системы отсчета не существует, так поскольку законы природы, выраженные в тензорной форме, имеют одинаковую форму во всех странах системах отсчёта — т.е. во всех точках пространства и во всех точках времени. Это условие — локальная инвариантность пространства-времени — является одной из проверяемых основ физики.

Математически, движение тела (или материальной точки) по отношению к выбранному системе отсчёта описывается уравнениями, которые определяют, как координаты, представляющие положение тела (точки) в этом системе отсчёта. Эти уравнения называются, » width=»» height=»» />, (t)>» width=»» height=»» />.

СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА

СИСТЕМА ОТСЧЕТА. Физика изучает события — явления, которые происходят в определенном месте и в определенное время. Очевидно, что значения координат события x, y, z и время события t зависят от выбранного системы точка отсчета. Все физические законы также применяются по отношению к некоторым системы отсчета.

Под системой Система отсчета представляет собой сочетание рамки (начала координат), координатных осей, измерительной шкалы (линейки) и часов (любого устройства, которое может измерять равные промежутки времени). При заданном системе В системе отсчета, в принципе, можно определить положение и время события. Для наглядности можно представить систему в виде жесткой сетки из взаимно расположенных прямоугольных стержней одинаковой длины, заполняющих все пространство и в каждом из узлов которой закреплены одинаковые часы с соответствующей информацией о времени. Точность определения координат события зависит от того, насколько мал выбранный масштаб длины.

Таким образом, введенная жесткая систему координаты также называются декартовыми координатами. системой. Конечно, можно использовать бесконечное количество других систем координаты, которые связаны с декартовыми координатами преобразованием, например, цилиндрические или сферические системы координаты. В классической физике предполагается, что геометрия трехмерного пространства, т.е. такой системой координат является евклидовым. Отказ от этого требования — важный шаг, который А. Эйнштейн смог сделать в 1915 году и который привел его к формулировке современной теории гравитации.

В рамках этой теории четырехмерное пространство событий является неевклидовым и унитарным (его нельзя разделить на трехмерное координатное пространство и время). Геометрия этого пространства неотделима от гравитационных полей материи.

Александр Берков

Тейлор Э., Уилер Дж. Физика пространства-времени. Москва, Мир, 1973 Сивучин Д.В. Общий курс физики. Москва, Наука, 2002.