Понятие системы отсчета (тело отсчета, начало отсчета, единицы отсчета, инерциальность системы отсчета)

Движущиеся тела изменяют своё положение относительно других тел. Положение автомобиля, мчащегося по шоссе, изменяется относительно указателей на километровых столбах, положение корабля, плывущего в море недалеко от берега, меняется относительно береговой линии, а о движении самолёта, летящего над землей, можно судить по изменению его положения относительно поверхности Земли. Механическое движение — это процесс изменения относительного положения тел в пространстве с течением времени. Можно показать, что одно и то же тело может по-разному перемещаться относительно других тел.

Таким образом говорить о том, что какое-то тело движется, можно лишь тогда, когда ясно, относительно какого другого тела — тела отсчета, изменилось его положение.

Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.

Система отсчета. Система отсчёта — это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение (или равновесие) каких-либо материальных точек или тел

Тело, условно считаемое неподвижным, относительно которого отсчитывается положение других тел – называется телом отсчета. Для практического определения положения исследуемых объектов в пространстве вводятся такие понятия как начало отсчета расстояний, направление отсчета расстояний и единицы отсчета.

Рисунок 2.1 Тело отсчета и начало отсчета в Республике Беларусь (Октябрьская площадь, – «нулевой километр»)

В качестве начала отсчета используется точка, выбранная на теле отсчета. Направление задается осями координат, проведенными из выбранного начала, а в качестве единиц отсчета расстояний используется метр. Единицы отсчета можно представить в виде оцифровки осей координат.

Системы отсчета делятся на две группы. Это системы инерциальные и неинерциальные. При кинематическом описании движения тела выбор системы отсчета не играет существенной роли, в то время как при анализе динамики (она будет рассматриваться несколько позднее) этот момент имеет очень важное значение. Здесь ограничимся лишь указанием того, что инерциальными системами отсчета являются имеющие тело отсчета покоящееся, либо движугающееся равномерно и прямолинейно. В других случаях система считается неинерциальной.

И так, Инерциальная система отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив первый закон Ньютона (закон инерции): – все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

Рисунок 2.2. Тело в инерциальной системе отсчета

Заметим, что в природе не существует строго инерциальных систем отсчета, однако, с определенной степенью приближенности, при анализе спортивных движений таковой можно считать систему, связанную с поверхностью земли, полом или стенами спортивного зала и т.д.

Неинерциальные системы отсчета – меняют скорость своего движения (например: разгоняющееся или затормаживающее транспортное средство).

Внезапно изменивший свою скорость велосипед является неинерциальной системой отсчета.