Инерциальная система отсчёта

Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: любое тело, на которое не действуют внешние силы, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения X=X_0+v_x t,\qquad Y=Y_0+v_y t,\qquad Z=Z_0+v_z t. (Здесь vx,vy,vz — скорость центра масс тела)

Всякая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО равномерно и прямолинейно, также является ИСО. Согласно принципу относительности, все ИСО равноправны, и все законы физики в них действуют одинаково.

Предположение о существовании хотя бы одной ИСО в изотропном пространстве приводит к выводу о существовании бесконечного множества таких систем, движущихся друг относительно друга со всевозможными постоянными скоростями. Вышеизложенное определение ИСО ограничивает их координатные системы декартовыми координатами и равномерным временем. Если ИСО существуют, то пространство будет однородным и изотропным, а время — однородным.

Если скорости относительного движения ИСО, реализуемых действительными телами, могут принимать любые значения, связь между координатами и моментами времени любого «события» в разных ИСО осуществляется преобразованиями Галилея.

Если скорости относительного движения ИСО, реализуемых действительными телами, не могут превышать некоторой конечной скорости «с», связь между координатами и моментами времени любого «события» в разных ИСО осуществляется преобразованиями Лоренца.

Инерциальная система отсчёта в искривлённом пространстве

Искривление пространства, в общем случае, снимает вырождение инерциальных систем отсчёта, оставляя всего одну — неподвижную относительно искривлений пространства (образно выражаясь: на ухабистой дороге не трясёт только того кто никуда не едет). Стало быть, из первого закона Ньютона, в случае искривлённого пространства, исключается последняя часть фразы про равномерное движение (остаётся только покой). Преобразования Лоренца, в случае искривлённого пространства, тоже теряют смысл поскольку они действуют только между различными инерциальными системами отсчёта, теперь же, она осталась всего одна. В случае искривлённого пространства единственная оставшаяся инерциальная система отсчёта экспериментально обнаружима в силу того, что все остальные системы отсчёта теперь являются неинерциальными, следовательно в них будут экспериментально наблюдаться неинерциальные эффекты.


Наряду с обычной (нелокальной) инерциальной системой отсчёта в искривлённом пространстве можно ввести понятие локальной инерциальной системы отсчёта — это система отсчёта, которая может считаться инерциальной, но лишь в бесконечно малой окрестности какой-то одной точки пространства-времени, или лишь вдоль какой-то одной незамкнутой мировой линии. Например, в Эйнштейновском свободно падающем лифте (известный мысленный эксперимент) реализуется как раз локально инерциальная система отсчёта. Локально инерциальных систем отсчёта в окрестности одной точки пространства-времени можно ввести бесконечное количество, а преобразования между ними будут преобразованиями Лоренца имеющие смысл лишь в бесконечно малой окрестности этой точки.

См. также

Инвариантная производная по времени

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home