ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Инерциальные системы отсчета из "Физические основы механики " Лебедева, подтвердившие существование светового давления. Эти опыты показали, что свет, падающий на зачерненную пластинку, ведет себя в сущности так же, как шарик, падающий в тележку в только что описанном опыте свет передает пластинке механический импульс. [c.111] Если в изолированной системе не соблюдается третий закон Ньютона, то это значит, что импульс системы изменяется под действием внутренних сил. Но всегда сопутствующее нарушению третьего закона электромагнитное излучение уносит с собой импульс, который как раз компенсирует изменение импульса системы, обусловленное действием внутренних сил. Иначе говоря, если при определении импульса изолированной системы учесть импульс создаваемого ею электромагнитного излучения, то, как показывает опыт, для изолированной системы всегда оказывается справедливым закон сохранения импульса, независимо от того, соблюдается третий закон Ньютона или нет. [c.111] Таким образом, закон сохранения импульса шире третьего закона Ньютона, поскольку он соблюдается и в тех случаях, когда третий закон не соблюдается. Однако, как уже неоднократно указывалось, явления, в которых электромагнитное излучение играет принципиальную роль и третий закон Ньютона не соблюдается, мы рассматривать не будем. Когда же третий закон Ньютона соблюдается, закон сохранения импульса является прямым следствием второго и третьего законов Ньютона и в непосредственной экспериментальной проверке не нуждается. [c.111] Во всей третьей главе при изложении законов Ньютона мы пользовались только двумя системами отсчета — коперниковой и земной вращающейся , причем последнюю применяли только в тех случаях, когда движение данного тела в земной вращающейся системе отсчета практически не отличалось от движения этого тела в коперниковой системе отсчета, т. е. фактически пользовались только коперниковой системой отсчета. Между тем, в разных случаях целесообразно применять разные системы отсчета, для чего выбор систем отсчета должен быть значительно расширен по сравнению с тем, которым мы пользовались выше. Расширение выбора систем отсчета требует прежде всего расширения круга тех тел отсчета, которыми мы могли бы пользоваться. Но, расширяя круг тел отсчета, которыми мы пользуемся, мы должны дать себе отчет в последствиях этого, т. е. представлять себе, какими окажутся свойства тех систем отсчета, которые мы связываем с тем или другим телом отсчета. [c.111] Наоборот, когда в качестве тел очсчета мы будем применять искусственные тела, например корпус космического корабля, кабину лифта, демонстрационную тележку и т. д., то М1 т будем рассматривать оба случая действия на тело отсчеча только сил тяготения или сил тяготения и сил, возникающих при непосредственном соприкосновении тела отсчета с какими-либо другими телами. [c.113] все мыслимые тела отсчета с точки зрения свойств сил, которые на in-ix могут действовать, а значит и с точки зрения свойств систем отсчета, которые мы с этими телами будем связывать, мож -ю разделить на два класса естественные небесные тела и всевозможные искусственные тела. Первый класс — естественные небесные тела — мы будем называть первичными телами отсчета, а все искусственные тела — вторичными телами отсчета. Названия эти в достаточной мере условны, но они подчеркивают то обстоятельсгво, что для определения характера движения какого-либо искусственного тела отсчета (лифта, демонстрационной тележки и т. п.) обычно приходтся пользоваться кукой-то первичной сисгемой отсчета (этой первичной системой отсчета чаще всего служит Земля). [c.113] Впрочем, вопрос о том, насколько близко к прямолинейному и равномерному фактическое движение того или иного тела отсчета, не играет существенной роли. Мы можем в качестве тел отсчета воспользоваться воображаемыми небесными телами, настолько удаленными от всех других небесных тел, что они движутся прямолинейно и равномерно. Принципиальное значение систем отсчета, связанных с такими телами отсчета, состоит в том, что эти системы отсчета обладают тем же свойством, которым обладает коперникова система отсчета, а именно, так же как и коперникова система отсчета, все системы отсчета, движущиеся относительно коперниковой равномерно и прямолинейно, оказываются инерциальными системами отсчета. [c.114] Инерциальными называются такие системы отсчета, в которых справедлив закон инерции ( 17). Хотя, как показано в 17, из законов движения, справедливых в коперниковой системе отсчета, как будто следует, что закон инерции в этой системе отсчета справедлив, т. е. что коперникова система отсчета является инерциальной, все же этот вывод нельзя считать достоверным, потому что он сделан умозрительно и не подтвержден экспериментально. [c.114] Утверждать, что та или иная система отсчета является инерциальной, мы вправе только после того, как убедимся на опыте в том, что закон инерции в этой системе отсчета действительно соблюдается. Однако непосредственная проверка закона инерции путем наблюдения за движением уединенного тела, как уже было отмечено, практически неосуществима. Но мы можем, наблюдая за неуединенным движущимся телом и определяя ускорения этого тела, установить, объясняются ли все ускорения наблюдаемого тела действием тех неустра-ненных тел , которые должны на наблюдаемое тело действовать. [c.114] Если удастся все наблюдаемые ускорения объяснить действием определенных неустраненных тел , то, очевидно, выбранная система отсчета инерциальна. В самом деле, если бы мы удалили в бесконечность те неустраненные тела , действием которых объясняются ускорения наблюдаемого тела, то эти ускорения исчезли бы, т. е. тело стало бы двигаться прямолинейно и равномерно. А это и значит, что выбранная система отсчета инерциальна. [c.114] ЭТИМИ телами сообщаются. Если после этого мысленного исключения окажется, что наблюдаемое тело не обладает ускорением, то система отсчета, в которой изучается движение тела, инерциальна. Если же окажется, что после мысленного исключения всех ускорений, которые сообщаются неустраненными телами , наблюдаемое тело все же будет обладать ускорением, то, значит, применяемая система отсчета не-инерциальна. Для того чтобы такой опыт позволил сделать надежные выводы, необходимо, чтобы были обеспечены во-первых, точное определение фактического ускорения наблюдаемого тела, и, во-вторых, возможность точного учета тех ускорений, которые получает наблюдаемое тело иод действием всех неустраненных тел . [c.115] Впервые подобный опыт был осуществлен Леоном Фуко в Париже (1850 г.). Фуко наблюдал движение плоскости качаний маятника относительно двух различных систем отсчета — коперниковой и земной вращающейся . Для того чтобы можно было точно следить за движениями маятника, был применен маятник на длинном подвесе (длиной в несколько десятков метров), период колебаний которого составлял десятки секунд. Так как размахи маятника (после того как маятник выведен из состояния равновесия) уменьшаются очень медленно, то наблюдать за колебаниями маятника можно было в течение многих часов. Чтобы исключить закручивание стальной проволоки, на которой подвешено тело маятника, верхний конец этой проволоки был закреплен в свободно вращающемся подшипнике (рис. 55). При этом проволока может действовать на тело маятника только с силой натяжения F, направленной вдоль проволоки вверх. Другая сила, которая действует на тело маятника, это сила земного тяготения Р, направленная к центру Земли. Таким образом, мы точно знаем направления тех двух сил, которые действуют на тело маятника со стороны других неустраненных тел (действие сил сопротивления воздуха не может повлиять на характер тех движений маятника, которые нужно изучить эти силы вызывают только очень медленное уменьшение раз-махов маятника). [c.115] ПОД действием сил натяжения проволоки F и притяжения Земли Р. Так как обе эти силы лежат в вертикальной плоскости, проходящей через земную ось и начальное положение тела маятника, то маятник, начиная движение от этого начального положения, будет испытывать ускорение, лежащее в той же вертикальной плоскости, которая и является начальной плоскостью качаний маятника. Зафиксируем положение этой плоскости в коперниковой системе отсчета, т. е. отметим несколько неподвижных звезд, лежащих в этой плоскости. Дальнейшие наблюдения покажут, что отмеченные звезды останутся в этой плоскости, и, значит, плоскость качаний маятника сохраняет свое положение неизменным относительно коперниковой системы отсчета. [c.116] Если же относить положение плоскости качаний к земной вращающейся системе отсчета, т. е. фиксировать положение плоскости качаний маятника, например, относительно расположенной на полюсе горизонтальной плоскости, жестко связанной с Землей, го мы обнаружим, что плоскость качаний маятника медленно вращается в направлении, обратном направлению вращения Земли вокруг своей оси (т. е. в направлении по часовой стрелке, если смотреть сверху) со скоростью, равной скорости вращения Земли (2л радиан в сутки). [c.116] Вернуться к основной статье