Принцип відносності Галілея: формулювання, приклади
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Зміст:
Великий вчений епохи Відродження, винахідник першого телескопа, Галілео Галілей за своє життя зробив чимало наукових відкриттів, як в астрономії, так і фізиці, математиці, інших науках. І серед них, в тому числі, один з наріжних каменів сучасної фізики – класичний принцип відносності Галілея, про нього наша сьогоднішня стаття.
Визначення
Спробуємо ж сформулювати принцип відносності Галілея максимально коротко і дохідливо. Отже, він стверджує, що всі механічні процеси і явища протікають однаково в інерційних системах відліку. Тепер давайте трошки розшифруємо, почнемо з інерційних систем відліку.
Що таке інерційна система відліку? Під нею в класичній фізиці розуміється система, де всі тіла рухаються лінійно і прямолінійно. Простим прикладом інерційної системи може бути потяг, що рухається по рейках, або в глобальному масштабі – наша планета, що обертається навколо Сонця. До слова всі закони Ньютона також відносяться до інерційної системи відліку.
Для яких фізичних явищ можна застосувати
Але повернемося до принципу відносності Галілея, а точніше до його практичного застосування. Уявіть, що Ви їдете в поїзді або пливете на кораблі. Якщо ви при цьому в каюті корабля, або вагоні поїзда буде здійснювати якісь прості фізичні досліди, навіть банально підкидати кульку, ви побачите, що результати цих дій будуть точно такими ж як якби Ви просто стояли на землі (та ж кулька у вагоні поїзда буде падати вниз з такою ж траєкторією як і просто на землі). Іншими словами, і каюта корабля і вагон поїзда є закритими інерційними системами відліку, і механічні процеси всередині них протікають по одним і тим же законам.
Як ми вже говорили вище, наша планета Земля також є великою інерційною системою, вона рухається навколо Сонця, так і обертається навколо своєї осі, але ми ж не відчуваємо цього руху. А все тому, що для руху, як нашої Землі, так і інших планет сонячної системи дієвий принцип відносності Галілея, всі механічні процеси, незважаючи на рух Землі, протікають однаково.
Історія відкриття
У далекі часи Галілея коли в науці того часу панували помилкові ідеї Аристотеля, вважалося що саме Земля знаходиться в центрі Всесвіту і перебуває в нерухомому положенні. Ідея ж про те, що це саме Земля рухається навколо Сонця, викликала у людей того часу сміх, так як якщо вона рухається то чому ми не відчуваємо цього руху, дивувалися вони.
Досліди Галілея в області механіки привели його до того, що ми і називаємо «принципом відносності», іншими словами, головний фізичний зміст принципу відносності Галілея полягає в тому, щоб пояснити людям середньовіччя (ну і нам жителям 21-го століття заодно) чому, незважаючи на рух Землі, ми самі не помічаємо і ніяк не відчуваємо цього руху, чому всі тіла завжди падають перпендикулярно вниз, а не під нахилом і так далі.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.
Ця стаття доступна англійською мовою – Galilean Relativity.