Не понимаю системы отсчёта. Физика.

Question

Как строго математически ввести? Я вот абсолютно не могу понять и разобраться с ними. Речь пока только об инерциальных со.

Например: две частицы находятся на расстоянии L друг от друга. Начинают двигаться друг на друга с постоянными скоростями. Почему мы можем рассмотреть ситуацию, когда одна частица покоится, а другая с суммарной скоростью движется на первую, проходя для встречи расстояние L?

Или ещё: частица на расстоянии L от другой, движется в одну сторону с постоянной скоростью. Сразу же после этого вторая частица е пытается догнать тож с постоянной скоростью. Почему можем рассмотреть случай, когда одна частица покоится, а другая проходит расстояние L с разностью скоростей?

Answer 1

Задай себе вопрос - движется относительно чего? Вот ты сейчас хочешь померить чью-то скорость. От чего ты её меришь? Ну, на чём-то же ты отмечаешь чёрточками расстояние, пройденное телом? На чём? На земле? Или на кузове ехавшего мимо грузовика? Или следишь по положению относительно луны? Согласен, что по отмеченным чёрточкам расстояние за то же время, а значит и скорость, будут разными? Вот тебе разные СО. Классчиеский пример, поезд и перон. Поезд едет, пассажир бежит с той же скоростью в обратном направлении, прощается с бабушкой на пероне. Какова будет скорость пассажира? Он бежит мимо купе, то есть в поезде его видят движущимся, но он всё ещё рядом с бабушкой на пероне, то есть для неё он не движется. Чему равна его скорость относительно бабушки? Поезд проехал за t времени x метров. Пацан пробежал по поезду за это же время y метров. Если мы мерим от перона, сколько он сместился относительно перона за это время? На d=х-у, логично? Скорость - смещение за время, то есть v=d/t= (x-y) /t=x/t-y/t, то есть для бабушки его скорсоть равна разности скоростей его и поезда. В другом направлении так же.

Answer 2

Давайте разберемся с системами отсчёта и принципом относительности движения в физике, который позволяет упростить анализ движения.
 
##Основные положения:
 
1. *Инерциальные системы отсчета (ИСО) *:
 Это такие системы отсчета, в которых законы Ньютона выполняются без необходимости вводить дополнительные силы (инерциальные силы) . Любая система, движущаяся с постоянной скоростью относительно ИСО, также является инерциальной.
 
2. *Принцип относительности Галилея*:
 Все физические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Это означает, что нет выделенной абсолютно неподвижной системы отсчета; все движение относительно.
 
##Примеры:
 
*Первый пример с частицами:*
 
- Когда две частицы движутся навстречу друг другу с постоянными скоростями \ (v_1\) и \ (v_2\) , мы можем выбрать систему отсчета, связанную с одной из частиц, скажем, с первой. В этой системе отсчета:
 - Первая частица будет неподвижной (\ (v_1 = 0\) .
 - Вторая частица будет двигаться навстречу первой с относительной скоростью \ (v_{\text{отн}} = v_1 + v_2\) .
 
 В этой системе вторая частица пройдет расстояние \ (L\) за то же время, что и в исходной системе, но теперь это расстояние она проходит с суммарной скоростью.
 
*Второй пример с догоняющими частицами:*
 
- Если вторая частица догоняет первую, которая движется с постоянной скоростью:
 - Мы можем снова выбрать систему отсчета, связанную с первой частицей. В этой системе:
 - Первая частица будет в покое (\ (v_1 = 0\) .
 - Вторая частица будет двигаться с разностью скоростей \ (v_{\text{отн}} = v_2 - v_1\) , если \ (v_2 v_1\) .
 
 В этой системе вторая частица пройдет расстояние \ (L\) с разницей скоростей, поскольку её скорость относительно первой частицы будет именно такой.
 
##Математическое введение:
 
Математически это можно выразить через преобразования Галилея:
 
- *Преобразование кординат*: \ (x = x - vt\)
- *Преобразование скорости*: \ (v = v - u\) , где \ (u\) — скорость системы отсчета относительно исходной системы.
 
Если выбрать систему отсчета, движущуюся вместе с одной из частиц, то скорость этой частицы в новой системе будет равна нулю, а скорость другой частицы будет относительной скоростью между ними.
 
Таким образом, мы можем всегда выбрать систему отсчета так, чтобы упростить задачу, рассматривая движение одной из частиц как покоящеся, что позволяет легче анализировать их взаимодействие.