Как тело, отпущенное на свободу, может свободно двигаться?
Почему тело (назовем его A), находящееся внутри другого тела (назовем его B), движущегося с фиксированной скоростью, будет иметь скорость движущегося тела?
ОТВЕТ
Движение является относительным понятием - если мы говорим, что некое тело движется, мы всегда должны сказать (или неявно знать), в какой системе отсчета это движение наблюдается. В вопросе говорится, что тело B "движется" - поэтому вы должны сказать, в какой системе отсчета движется это тело; из контекста можно догадаться, что оно движется в системе отсчета, связанной с Землей (дорога, улица и т.д.); предположим также, что оно движется с постоянной скоростью.
Если мы находимся в этом теле B и держим какой-то объект (тело A), то этот объект также движется в системе отсчета, связанной с Землей - в то время как он неподвижен в системе отсчета, связанной с телом B. Из двух систем отсчета - системы отсчета Земли и системы отсчета тела В - не выделяется ни одна; поэтому движение тела А может быть описано в системе отсчета тела В.
Поскольку в этой системе тело находится в покое, если мы отпустим его, на него будет действовать только сила гравитации - следовательно, в системе В оно будет двигаться вертикально. Однако, поскольку система B движется относительно Земли, тело A также должно двигаться относительно Земли с той же скоростью, что и тело B.
В приведенных выше рассуждениях мы рассматриваем движение тела A в системе отсчета, связанной с телом B. Мы можем, конечно, провести эквивалентные рассуждения, рассматривая движение тела A в системе относительно Земли.
В этом случае фиксированная скорость (в горизонтальном направлении) тела A после его падения является следствием принципа сохранения импульса - если мы удерживаем это тело, в то время как тело B движется с фиксированной скоростью, тело A также имеет ту же скорость и, следовательно, тот же импульс.
Если мы отпустим тело A, и не будет никаких сил, действующих в горизонтальном направлении, то импульс тела A сохраняется - поэтому оно должно двигаться с той же скоростью в горизонтальном направлении.
В приведенных выше рассуждениях подразумевается, что информация о движущихся телах достигает наблюдателей (связанных с Землей или телом B) мгновенно. В действительности вся информация, связанная с движением объектов, связана с распространением света, который распространяется с конечной скоростью. Понимание роли скорости света, среди прочего, в таких мысленных экспериментах привело Эйнштейна к формулировке специфической теории относительности.
Комментарии
Отправить комментарий