Ответ #1:
Основная задача механики – это изучение движения тел и причин, определяющих характер движения. Причиной изменения характера движения тела является его взаимодействие с другими телами. Например, ударом кия бильярдный шар выводится из состояния покоя и начинает движение по столу, резиновый мяч при ударе о землю отскакивает от нее и меняет направление скорости.
Что же происходит с телом в те моменты времени, когда взаимодействия с другими телами нет? Ответ на этот вопрос дает первый закон Ньютона, или законинерции, который гласит: если данное тело не взаимодействует с другими телами, то оно движется прямолинейно и равномерно либо покоится. Такое движение называют движением по инерции. В природе каждое тело постоянно взаимодействует с другими, например мы все время испытываем притяжение Земли, поэтому движение по инерции возможно лишь теоретически. Если, к примеру, представить себе, что исчезло сопротивление воздуха и сила тяжести, то камень, брошенный с поверхности Земли будет двигаться прямолинейно и равномерно по инерции.
Первый закон Ньютона, выполняется не во всякой системе отсчета. Рассмотрим две системы отсчета, одна из которых движется с ускорением относительно другой. Если в одной из них тело двигалось по инерции прямолинейно и равномерно, то в другой оно будет двигаться с ускорением, т.е. уже не по инерции. Соответственно, первый закон Ньютона не может выполняться одновременно в обеих системах. Системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона, называются инерциальными системами отсчета (ИСО). Система отсчета, в которой первый закон Ньютона не выполняется, называется неинерциальной системой отсчета. Примером ИСО является гелиоцентрическая система отсчета – СО с центром в Солнце. Хотя Земля движется вокруг Солнца, т.е. движется с центростремительным ускорением, во многих случаях им можно пренебречь и считать инерциальной геоцентрическую систему отсчета – СО с центром в Земле.
Любая система отсчета, движущаяся равномерно и прямолинейно относительно какой-либо ИСО тоже будет инерциальной. Значит, существует бесконечное множество ИСО. Чем же они отличаются друг от друга и какая из них самая главная? Оказывается, все инерциальные системы отсчета абсолютно равноправны – это принцип относительности Галилея. Иначе говоря, принцип относительности Галилея утверждает, что во всех ИСО все механические явления протекают одинаково. Следствием из этого принципа является то, что не существует понятия абсолютного движения или абсолютного покоя – всегда можно найти такую ИСО, в которой невзаимодействующее тело будет покоиться, а во всех остальных оно будет двигаться по инерции.
Пример-задача
В гелиоцентрической СО космический корабль движется прямолинейно и равномерно со скоростью 100 м/с в направлении звезды Сириус. В какой СО корабль будет покоиться? Является ли эта СО инерциальной?
Решение:
Космический корабль будет покоиться в СО, связанной с ним самим, т.е. в СО, движущейся со скоростью 100 м/с относительно Солнца в направлении Сириуса.
Так как эта СО движется прямолинейно и равномерно относительно инерциальной гелиоцентрической СО, то она тоже является инерциальной.