Принцип относительности Галилея

Впервые принцип относительности был сформулирован Галилеем для механического движения. Для его понимания нам надо ввести понятие системы отсчета, или системы координат. Как известно, положение движущегося тела в каждый момент времени определяется по отношению к некоторому другому телу, которое называется системой отсчета. С этим телом связана соответствующая система координат, например, привычная нам, декартова система. На плоскости движение тела или материальной точки определяется двумя координатами: абсциссой x и ординатойy. В пространстве к этим координатам добавляется третья координатаz.

Среди отсчета особо выделяются инерциальные системы, которые находятся друг относительно друга в покое, либо в равномерном и прямолинейном движении. Особая роль инерциальных систем отсчета заключается в том, что для них выполняетсяпринцип относительности.

В формулировке Галилея принцип относительностиозначает, что во всех инерциальных системах отсчета законы классической механики имеют одинаковую форму, т.е. при переходе от одной инерциальной системы к другой уравнения механики не меняются. На языке математики это свойство называетсяинвариантностьюуравнений по отношению к преобразованию координат.

Галилей обратил внимание на то, что никакими механическими опытами, проведенными в данной инерциальной системе отсчета невозможно установить, покоится она или движется равномерно или прямолинейно. Инерционное движение можно заметить и определить, лишь не участвуя в этом движении, так как оно не воздействует на вещи, сами находящиеся в таком же движении. Поясняя это положение, Галилей приводит пример: “Уединитесь в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми Пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет капать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, поставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте, как мелкие летающие животные движутся во все стороны помещения, рыбы будут плавать безразлично во всех направлениях, все падающие капли попадут в подставленный сосуд Заставьте корабль двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно”

Опытным путем установлено, что инерциальной можно считать гелиоцентрическую систему отсчета, начало координат которой, находится в центре Солнца, а оси проведены в направлении определенных звезд. Система отсчета, связанная с Землей, строго говоря, неинерциальная, однако, эффекты, обусловленные ее неинерциальностью, связанной с вращением вокруг собственной оси и вокруг Солнца, при решении многих задач пренебрежимо малы, и в этих случаях ее можно считать инерциальной.