Сравнительный анализ методик преобразований Галилея в курсе общей физики и в курсе элементарной физики

Мысленно проводится через точку систему координат . Ось направляется вдоль берега, ось rder=0 width=15 height=17 src="images/referats/28893/image072.png">– перпендикулярно течению реки. Это неподвижная система рис. 5

отсчета. Другую систему координат связывают с плотом. Оси и параллельны осям и . Это – подвижная система координат.

Как движется лодка относительно этих двух систем?

Наблюдатель на плоту, двигаясь вместе со «своей» системой координат по течению, видит, что лодка удаляется от него к противоположному берегу все время перпендикулярно течению. Он видит это и в точке А, и в точке В, и в любой другой точке. А когда через некоторое время плот окажется в точке С, лодка достигнет противоположного берега в точке С’. Относительно подвижной системы координат (плота) лодка совершила перемещение . Разделив его на , подвижный наблюдатель получит скорость лодки относительно плота:

.

Совсем другим представится движение лодки неподвижному наблюдателю на берегу. Относительно «его» системы координат лодка за то же время совершила перемещение . За это же время подвижная система отсчета вместе с плотом совершила перемещение (лодку, как говорят, «отнесло» вниз по течению). Схематически перемещения лодки показаны на рисунке. [3]

Далее в этом параграфе вводятся формула сложения перемещений

и формула сложения скоростей

,

а так же, чему равна скорость тела относительно неподвижной системы координат.

Мы видим, что и перемещение и скорость тела относительно разных систем отсчета различны. Различны и траектория движения (– относительно подвижной системы и – относительно неподвижной). В этом и состоит относительность движения.

Далее мы переходим к рассмотрению преобразований Галилея в курсе общей физики.

С объяснения этого понятия начинается изучение принципа относительности Галилея. Сопоставляются описания движения частицы в инерциальных системах отсчета и, движущихся друг относительно друга со скоростью (рис. 6).

Рис. 6

Для простоты выбираются оси координат так, как показано на рисунке. Отсчет времени начинается с того момента, когда начала координат и совпадали. Тогда координаты и произвольно выбранной точки будут связаны соотношением . При сделанном выборе осей и . В ньютоновской механике предполагается, что время во всех системах отсчета течет одинаково; поэтому . Таким образом, получается совокупность четырех уравнений:

, , , ,

называемых преобразованиями Галилея. Эти уравнения позволяют перейти от координат и времени одной инерциальной системы отсчета к координатам и времени другой инерциальной системы.

Следуя по программе, далее рассматриваются инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона.

Законы механики одинаково выглядят во всех инерциальных системах отсчета.

Затем необходимо познакомиться с классическим законом сложения скоростей. Мы знаем, что компоненты скоростичастицы в системе определяются выражениями

, , .

В системе компоненты скорости той же частицы равны

, , .

В ходе некоторых вычислений формулы преобразования скоростей при переходе от системы к системе .

, , .