Фикция догмы равномерного и прямолинейного движения.
Очередной клеветнический пасквиль на "святая святых" механики - определение Инерциальных Систем Отсчёта (ИСО).
(См. "Инерциальны ли инерциальные системы отсчёта?" 4 апреля 2019, "Инерциальны ли инерциальные системы отсчёта 2?" 21 июня 2023 и "Мыслительные цепочки 2" 10 мая 2019)
Фактически, эта заметка - по большей части повторение сказанного в трёх упомянутых выше.
Здесь же делается попытка в наиболее краткой форме дать примеры того, что "кинетическое определниие" ИСО принципиально НЕВЕРНО, хотя по сей день общепринято и тем забивает ещё недостаточно развитое критическое мышление школьников и студентов бессмысленными и фальшивыми догмами, которые позже нельзя вытянуть из их сознания никакими клещами.
Истинное определение ИСО:
Динамическое определение.
Системы, в которых соблюдаются законы Ньютона.
Неверное и тем вводящее в заблуждение определение ИСО:
Кинетическое определение.
Системы, движущиеся равномерно и прямолинейно друг относительно друга.
В чём порочность и фальшь ЭТОГО определния?
Представим себе, что у нас имеются две ракеты, движущиеся ускоренно с одним и тем же ускорением параллельно друг другу. Но одна из них имела уже некую начальную скорость и поэтому движется быстрей, чем вторая. Если наблюдатели в каждой из ракет начнут измерять их ВЗАИМНУЮ скорость, то есть скорость, с которой каждая движется относительно другой, то окажется, что в любой момент времени они движутся равномерно и прямолинейно друг относительно друга, хотя являются УСКОРЕННЫМИ.
Ещё один вариант предыдущего.
Ракеты ускоряются "боком", то есть они обе движутся с одним и тем же ускорением, но ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО главной длинной оси ракет. Одновременно они движутся равномерно и прямолинейно в направлении своей главной оси. Что скажут наблюдатели? Что их ракеты движутся равномерно и прямолинейно друг относительно друга и, как и в предыдущем случае, они -- Инерциальные Системы. Но в обоих случаях они НЕинерциальны, ибо движутся с ускорением и это каждый наблюдатель легко может установить по странным силам инерции, действующим в ракетах на них и на все приборы, предназначенные для установления их статуса инерциальной или неинерциальной системы.
Теперь повторю то, о чём писал в заметках "Инерциальны ли..".
Снова две ракеты дивжутся равномерно и прямолинейно по показаниям приборов внутри этих ракет. (Нет никаких "странных" сил, куда-то их двигающих или прижимающих). Летят они друг по отношению к другу совершенно произвольными и НЕ параллельными курсами. Как каждый наблюдатель внутри своей ракеты может узнать о состоянии движения "соседа"? Если вокруг них абсолютно пустое пространство и ничего, кроме них в нём нет.
Только одним единственным образом: Измеряя расстояние между ними, и по тому, как оно изменяется, судить, является ли их взаимное, друг относительно друга, движение равномерным и прямолинейным или не является. Но при произвольных направлениях их движения расстояние меджду ними, их взаимная скорость, будет меняться НЕЛИНЕЙНО, то есть их измерения покажут, что они НЕ движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, хотя они ТОЧНО являются ИСО!
Есть такой трюк в физике, которым физики пользуются весьма охотно и поныне:
РАЗБИЕНИЕ ускоренного движения на большое число очень кратких периодов времени или очень коротких участков пути. Тогда, "по-идее", скорость тела практически не изменяется ни по величине, ни по направлению и ПОЭТОМУ В ЭТИ КРАТКИЕ моменты их движение можно считать равномерным и прямолинейным.
С точки зрения чисто технической - да, можно такое допустить.
Но с точки зрения принципиальной, теоретической, это жульнический трюк!
ПОЧЕМУ?
Да потому, что силы инерции при ускоренном движении, действующие на эти тела или системы, НИ НА МИКРО-НАНО-ПИКО-ФЕМТОсекунду НЕ ИСЧЕЗНУТ!
Ибо движение ускоренное! Поэтому кинематическим разбиением по микроотрезкам пути или микросекундам времени "превращать" ускоренную систему в ИСО - НЕВЕРНО!
Наблюдатель в свободно падаюшщем в поле тяготения лифте скажет, что по всем показаниям его приборов, он находится в ИНЕРЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ОТСЧЁТА. Хотя внешний наблюдатель столь же справедливо заметит, что тот - ускоряется!
Кто прав?
Внутренний наблюдатель! Значит НЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИМЕ системы определяет её ИНЕРЦИАЛЬНОСТЬ ИЛИ НЕИНЕРЦИАЛЬНОСТЬ, а ДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ внутри системы. Если приобры внутри такой системы показывают, что в ней соблюдаются законы Ньютона, значит она ИНЕРЦИАЛЬНА!.
Принцип Эквивалентности Эйнштейна в Общей Теории Относительности.
Более того, космонавты на искусственом спутнике Земли ежесекундно могут подтвердить, что их система - ИНЕРЦИАЛЬНА, хотя для внешнего наблюдателя они движутся совершенно неравномерно и непрямолинейно: Движутся по круговой или эллиптической орбите и падают на Землю с ускорением свободного падения.
И ещё более сильный пример: Ракета, летящая с любой допускаемой Теорией Относительности скоростью, влетает в "густое облако" звёзд. Некое звёздное скопление. Но движется она по инерции, не включая двигателей. Пролетая между звёздами с разной массой и на разных расстояниях, она будут испытывать разные силы тяготения, то есть будет попадать в поля с разной напряжённостью гравитационного поля. Для наблюдателя "извне" она будет испытывать разные изгибы своей траектории, совершать "петли и восьмёрки" в пространстве. Но космонавты внутри неё, будут соверешнно уверенно и справедливо говорить, что ПО ИХ ПРИБОРАМ И ОЩУЩЕНИЯМ, они - ИНЕРЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОТСЧЁТА, ибо, как лифт, будут ПАДАТЬ с разными ускорениями свободного падения в разных полях, но из-за этого в ракете все законы Ньютона НЕ БУДУТ нарушаться.
РЕЗЮМЕ:
Есть одно и единственно верное определение ИСО - система, в которой соблюдаются законы Ньютона, и никаких прямолинейностей и равномерностей в этом определении нет и быть не должно!
29 I 2024